EP4109495A1 - Method and device for forming an edge structure of a semiconductor component - Google Patents

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EP4109495A1
EP4109495A1 EP22179820.0A EP22179820A EP4109495A1 EP 4109495 A1 EP4109495 A1 EP 4109495A1 EP 22179820 A EP22179820 A EP 22179820A EP 4109495 A1 EP4109495 A1 EP 4109495A1
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EP
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edge
jet
etchant
edge surface
semiconductor body
Prior art date
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Pending
Application number
EP22179820.0A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Gamon
Reiner Barthelmess
Uwe Kellner-Werdehausen
Sebastian Sommer
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Infineon Technologies Bipolar GmbH and Co KG
Original Assignee
Infineon Technologies Bipolar GmbH and Co KG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an edge structure of a semiconductor component according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a device for producing an edge structure of a semiconductor component according to the preamble of claim 13.
  • Edge structures of semiconductor components are used in a known manner to increase the blocking capability of high-blocking semiconductor components, e.g. B. diodes, thyristors, IGBTs and the like, by reducing the maximum electric field strengths that usually occur in the near-surface edge area of the component in order to achieve the most homogeneous possible distribution of the electric field in the component and thus the highest possible dielectric strength of the To achieve power semiconductor device.
  • high-blocking semiconductor components e.g. B. diodes, thyristors, IGBTs and the like
  • Edge terminations of this type are often produced by removing part of the semiconductor body in its edge region, for example in the region of a radially outer peripheral surface of the semiconductor body, in order to advantageously influence the course of the electric field in the edge region.
  • a certain angle is set in the edge region of the semiconductor body by an edge bevel, at which, for example, a pn junction intersects the semiconductor surface of the edge bevel, as a result of which the edge is relieved of high electric field strengths.
  • edge terminations of this type are produced by a large number of work steps, with the semiconductor body initially being typically mechanically formed in a first work step, for example by grinding or lapping, and then polished in one or more chemical operations, such as dip etching or spin etching, until the desired dielectric strength is achieved.
  • the complexity of such chemical method steps increases because the regions of the semiconductor body that must not be etched under any circumstances must be protected from an etching effect, for example by means of a mask.
  • a dip etch process can be used for chemical polishing depending on the desired blocking or dielectric strength properties and the volume of the device.
  • a problem here is the lower process stability due to acid fouling.
  • a manual spin-etching process can be used, but the process stability is also not optimal due to the high influence of mechanical pre-processing and operator influence, and the cost-effectiveness for mass-produced products is lower.
  • EP 2 591 495 B1 describes a method for producing an edge structure of a semiconductor component with which an edge region with a positive and / or negative angle can be produced with high accuracy and good reproducibility.
  • the present invention is based on the object of providing a method and a device for producing an edge structure of a semiconductor component, which enables cost-effective and efficient production of a predetermined edge structure, i. H. Contour of an edge region or edge area, the semiconductor component with high accuracy and reproducibility enable u. to ensure a high yield in the volume production of semiconductor components with regard to desired electrical, mechanical or geometric properties.
  • the electrical properties of the components that can be achieved by means of the edge structure produced according to the method should be as stable as possible with respect to unavoidable fluctuations in the production process.
  • the necessary work steps should be able to be carried out efficiently and reduced in number overall.
  • the term “about” is intended to indicate a range of tolerance considered normal by those skilled in the art.
  • the term “approximately” means a tolerance range of the related size of up to a maximum of +/-20%, preferably up to a maximum of +/-10%.
  • relative terms used herein with regard to a feature for example “larger”, “smaller”, “higher”, “lower”, “faster”, “slower” and the like, are always to be interpreted in such a way that manufacturing and/or variations in size of the feature in question due to performance that are within the manufacturing/performance tolerances defined for the manufacture or performance of the feature in question are not covered by the relative term in question.
  • a size of a feature is only to be regarded as “larger”, “smaller”, “higher”, “lower”, “faster”, “slower” and the like in the sense of the invention than a size of a comparative feature if the The value of the two comparison values differs so clearly from one another that this difference in size certainly does not fall within the production/performance-related tolerance range of the characteristic in question, but is the result of targeted action.
  • the jet of etchant according to the invention with a predetermined beam cross-section is directed tangentially out to the edge surface that the Etching agent jet impinges on the edge surface with only part of its jet cross section.
  • an edge contour is to be understood as an outline of the semiconductor body in its edge region that can be defined in a cross section of the semiconductor body.
  • the edge contour defines the profile of the edge area in the edge region of the semiconductor body.
  • the course is to be understood in particular as essentially perpendicular to the tangential direction defined by the rotation of the semiconductor body (also referred to herein as the circumferential direction of the semiconductor body or of the edge surface).
  • a tangent is a straight line that touches a given curve (specifically, a curve of the boundary surface) at a given point.
  • the etchant jet does not, strictly speaking, describe a straight line in the mathematical sense and also has a two-dimensional diameter (i.e. jet cross-section)
  • the etchant jet directed tangentially to the edge surface is to be understood as a geometric relationship between the edge surface and the etchant jet such that a Part of the etchant jet (i.e. part of the jet cross-section) touches a point or an extensive area of the edge surface (herein also referred to as the point of impact).
  • the part of the jet of etchant that does not touch the point of impact of the edge surface passes through the edge surface without essentially being involved in a direct chemical etching effect on the edge surface.
  • the etchant jet therefore does not hit the edge surface with its full jet cross section, but only with a part of it.
  • the above-described tangential alignment of the jet of etchant to the edge surface enables targeted monitoring and control, e.g. B. Reduction of conventional substantially uncontrollable spreading of the etchant jet after impinging on the edge surface due to etchant splashing away from the impingement site.
  • the impact point of the etchant on the edge surface which essentially corresponds to a wetting area in which the etchant immediately unfolds its etching effect on the semiconductor body, can be locally and specifically delimited according to the invention.
  • a mask can be applied to areas that are not to be etched, e.g. B. main surfaces, top and / or bottom of the semiconductor body omitted, whereby the number of required process steps is reduced and the process can be performed more simply.
  • the tangential guidance of the jet of etchant to the edge region of the semiconductor body to be etched, as disclosed herein, can be automated with corresponding control and, if necessary, sensor means, so that a highly precise reproduction of the edge structure can be ensured, which gives the component produced the predetermined electrical, mechanical, geometric properties.
  • the edge bevel can thus be produced entirely by the etching process, without the need for mechanical pre-processing and/or post-processing of the edge surface, for example.
  • the high degree of automation increases the efficiency of component production as a result of short processing cycles, which is of particular advantage when manufacturing large quantities.
  • the component manufacturing costs can be significantly reduced.
  • the semiconductor body can be geometrically essentially rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation, ie for example (circular) cylindrical or disc-shaped.
  • its two bases i. H. its upper side and underside each form one of the main surfaces within the meaning of the invention and the lateral surface of the cylindrical or disc-shaped body or a part of the lateral surface can form the edge surface within the meaning of the invention.
  • the invention is not necessarily limited to such a configuration and arrangement of the respective surfaces.
  • the semiconductor component can preferably be a symmetrically blocking, bipolar component (ie having at least two pn junctions), such as. B. a thyristor, or an asymmetrically blocking, in particular bipolar component (ie having only a pn junction), such as. B. a diode and the like, and be designed for blocking voltages of, for example, about 3.6 kV and more, but without being necessarily limited to this.
  • bipolar component ie having at least two pn junctions
  • B. a thyristor or an asymmetrically blocking, in particular bipolar component (ie having only a pn junction), such as. B. a diode and the like, and be designed for blocking voltages of, for example, about 3.6 kV and more, but without being necessarily limited to this.
  • the main surfaces of the semiconductor body can be used, for example, as cathode and anode surfaces, e.g. B. a thyristor, a diode and the like, the invention is not necessarily limited thereto.
  • the edge surface of the semiconductor body can extend as an outer peripheral surface between the cathode and anode surfaces.
  • the method can be used particularly advantageously for the volume production of semiconductor components with a quantity of, for example, approximately 25,000 per year and more.
  • a beveled edge is etched as the edge contour by means of the jet of etchant, the course of which differs from an original contour course of the edge surface, viewed macroscopically, that existed before the etching.
  • the material removal caused by the etching effect of the etchant is not the same everywhere in the edge region of the semiconductor body. Rather, the material removal is larger/smaller in one section of the edge area than in another section of the edge area.
  • the material removal caused by the etching in the edge region of the semiconductor body can be constant in sections and not constant in sections, as a result of which the course of the etched edge contour differs from the original edge contour.
  • a constant removal of material enables a straight edge contour to be formed in the non-circumferential/non-tangential direction of the semiconductor body (correspondingly in the radial and/or axial direction).
  • the removal of material in the edge region caused by the etching may also not be constant over the entire edge region in the non-circumferential/non-tangential direction, so that a curved, arc-shaped profile of the edge contour is also provided in the non-circumferential/non-tangential direction of the semiconductor body leaves.
  • the etchant jet can be tracked in the radial direction while maintaining its tangential orientation to the edge surface.
  • the jet of etchant can be displaced in space, for example translationally and/or rotationally, in the radial direction to the edge surface.
  • the tracking speed of the jet of etchant can be selected so that it follows the contour in the edge region that is created by the etching effect.
  • a desired material removal can be carried out in the edge region in the axial direction of the semiconductor body by translationally and/or rotationally displacing the etchant jet in the axial direction of the semiconductor body in order to avoid the impact point of the etchant jet on the edge region in the axial direction of the semiconductor body (i.e. essentially parallel to the axis of rotation).
  • the etched edge bevel is a so-called double-positive edge bevel.
  • the double-positive edge bevel is characterized in that it recedes towards the interior of the semiconductor body, e.g. B. in the manner of a groove, groove, fillet or similar.
  • the main surfaces of the semiconductor body can advantageously be essentially (completely) preserved in terms of surface area.
  • the formation of the double-positive edge bevel requires a significantly smaller silicon area of the semiconductor body than, for example, a so-called negative or positive-negative edge bevel, the formation of which is always accompanied by a significant reduction in the size of the main areas.
  • the electrical properties of the semiconductor component that can be achieved with the double-positive edge bevel can be set in a significantly more stable manner even when process fluctuations (ie process tolerances) occur, so that the method can be simplified even further in its implementation. without adversely affecting the quality of the manufactured semiconductor devices. A high yield can still be guaranteed.
  • the double-positive edge bevel can be arranged and formed essentially symmetrically and centrally between the main surfaces with respect to a thickness of the semiconductor body (i.e. a distance between the main surfaces).
  • the invention is not necessarily limited to this.
  • the edge bevel can also be arranged and/or formed eccentrically between the main surfaces and/or asymmetrically.
  • an alternative embodiment of the invention provides that the etched edge bevel is an asymmetric edge bevel.
  • edge contour in at least two different etching steps, z. B. a first etching step and a second etching step, wherein between the etching steps at least one parameter from the group comprising a diameter of the jet cross section, a volume flow of the etchant jet, d. H. the volume of the etchant transported through a fixed cross section per period of time and a rotation speed of the semiconductor body is changed.
  • the diameter of the beam cross section during the first etching step can be selected to be smaller than the diameter of the beam cross section during the second etching step.
  • the smaller jet cross-section makes it possible to greatly limit the spread of the etchant jet after it hits the edge surface, as a result of which the etching effect can be specifically limited to a very narrow area of the edge surface.
  • the smaller beam cross-section increases the degree of freedom when producing a specific shape of the edge contour. The desired course of the edge contour can be introduced into the edge surface in a targeted and precise manner.
  • the spread of the impinging jet of etchant can be specifically increased by enlarging the cross section of the jet. In this way, traces of the process that may have occurred during the first etching step can be removed Effectively eliminate etchant and/or inhomogeneities in/on the edge surface.
  • the wider jet cross-section can be selected in the second etching step, but is not necessarily limited to this, in such a way that the jet of etchant essentially wets the entire surface of the etched edge contour and, as a result of the etching effect now being exerted uniformly on the entire edge surface, homogenization (e.g . Smoothing) of the etched edge surface.
  • the larger beam cross-section leads to a more homogeneous etching effect and can in this way be used advantageously for polishing-etching the edge surface, i. H. for the chemical removal of roughness peaks on the surface of the edge area.
  • the polishing etching can particularly preferably be carried out with a large jet cross section of the etchant jet as a final, last etching step after one or more preceding etching steps. Additional or alternative options for increasing the spread in a targeted manner are provided by the rotational speed and the volume flow (described below). These can therefore also be used to polish-etch the edge surface.
  • the edge surface can be at least partially smoothed in a first etching step.
  • the spread of the incident jet of etchant can advantageously be increased, for example by means of a larger jet cross-section than, for example, when etching the edge bevel itself. Additional or alternative options for deliberately increasing the spread are given by the rotational speed and the volume flow (described below). These can therefore also be used to smooth the edge surface.
  • the groove-like or groove-like indentation can first be introduced into the edge surface with the smaller jet cross-section, with the etchant jet with a larger diameter also being removed from the lateral flanks of the groove-like or groove-like double-positive edge bevel in the second etching step is limited and controlled accordingly.
  • the rotational speed at which the semiconductor body is rotated during the etching process, z. B. be selected during the first etching step greater than the rotational speed z. B. during the second etching step (or vice versa).
  • the higher rotational speed of the semiconductor body also causes a strong limitation of the spread of the etchant jet after impinging on the edge surface.
  • the etchant jet is allowed to spread more widely by reducing the rotational speed in order to achieve the effect already described above (i.e. homogenization, smoothing).
  • the volume flow of the etchant jet z. B. be chosen smaller during the first etching step than the volume flow z. B. during the second etching step (or vice versa).
  • the spread of the etchant jet after impinging on the edge surface is greatly limited.
  • the second etching step due to the larger quantity of etchant per unit of time, a larger spread of the etchant jet can be allowed in a targeted manner in order to achieve the advantageous effect of homogenization or smoothing of the edge contour.
  • the maximum jet cross section of the jet of etchant to be discharged is limited to a diameter of at most approximately 50%, preferably between approximately 10% and approximately 30%, of a distance between the edges of the respective main surfaces that delimit the edge surface.
  • the distance can e.g. B. correspond to a thickness of the semiconductor body when the main surfaces of the semiconductor body are arranged spaced apart from each other substantially parallel.
  • At least part of the edge surface is merely smoothed as the edge contour by means of the jet of etchant, with an original contour profile of the smoothed part of the edge surface, which existed before etching, macroscopically remaining unchanged.
  • a rough edge surface also referred to as "damage” can be removed by cutting (e.g., laser cutting) the semiconductor device from a pre-process, i. H. before the actual etching process. This "damage" can advantageously also be removed with the method disclosed herein.
  • the beam cross section can preferably have a larger diameter than, for example, when etching an edge bevel.
  • the larger beam cross-section causes a more homogeneous etching effect than a beam cross-section with a smaller diameter.
  • the course of the edge contour does not change, viewed macroscopically, as a result of the etching, since only the “damage” is uniformly removed over the entire edge area.
  • an edge bevel for example the double-positive edge bevel
  • the course of the edge contour in the area of the introduced edge bevel changes as a result of the etching compared to the original course of the edge contour in this area .
  • a direction of rotation of the semiconductor body at a point where the etchant jet hits the edge surface is essentially the same as a jet direction of the etchant jet.
  • the tangential directions of the rotational movement and the jet of etchant essentially coincide, whereby the spreading of the on the edge surface at Impact site incident etchant jet can be controlled very precisely in the manner disclosed herein.
  • an additive can be added to the etchant to reduce its surface tension, as a result of which the wetting properties of the etchant jet can be specifically influenced when it hits the edge surface, e.g. B. the from the etchant during the contact period, i. H. after impingement and before subsequent ejection, wettable area size of the edge surface, spreading of the etchant jet after impinging on the edge surface, and the like.
  • the axis of rotation is aligned essentially vertically in space.
  • An alternative embodiment provides for the axis of rotation to be aligned substantially horizontally in space.
  • the effect of gravity can additionally be used to enhance the properties and effects according to the invention.
  • gravity can be used to additionally influence the drainage or throwing off of the etchant applied to the edge surface and/or the dwell time (i.e. exposure time) of the etchant on the edge surface in a targeted manner.
  • a lower rotational speed can advantageously be used to rotate semiconductor bodies with a larger diameter in order to reduce the centrifugal forces acting on the semiconductor body.
  • an apparatus for producing an edge structure of a semiconductor component has a rotatable carrier for holding a semiconductor body of the semiconductor component, at least one controllable nozzle for outputting an etchant jet with a predetermined beam cross-section and a control unit.
  • the control unit is designed to control the carrier and/or the at least one nozzle by means of a method according to one of the disclosed configurations, i.e. in particular to guide the jet of etchant directed tangentially to the edge surface in such a way that the jet of etchant only has part of its cross-section on the edge surface strikes.
  • the nozzle can be designed in such a way that its position and/or angular orientation in space can be changed in a controllable manner.
  • the nozzle may be configured to controllably change properties of the etchant jet, e.g. B. the jet cross section, a volume flow, pressure and / or temperature of the etchant.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that a plurality of nozzles are distributed circumferentially around the carrier, in particular distributed equidistantly.
  • a plurality of nozzles are distributed circumferentially around the carrier, in particular distributed equidistantly.
  • two to four nozzles can be distributed circumferentially around the carrier.
  • three nozzles can be distributed equidistantly around the carrier.
  • the semiconductor device can, for example, be a symmetrically blocking, in particular a bipolar component (ie having at least two pn junctions, for example), e.g. B. a thyristor, or an asymmetrically blocking, in particular bipolar component with only one pn junction, such as a diode and the like, and designed for blocking voltages of, for example, about 3.6 kV and more.
  • a bipolar component ie having at least two pn junctions, for example
  • B. a thyristor e.g. B. a thyristor
  • an asymmetrically blocking, in particular bipolar component with only one pn junction, such as a diode and the like e.g. B. a thyristor
  • the invention is not necessarily limited to semiconductor components with the aforementioned features.
  • the illustrated semiconductor body 1 is essentially cylindrical. Due to its essentially rotationally symmetrical shape, the semiconductor body 1 in 1 shown only on one side of its central axis 2 or axis of symmetry.
  • the central axis 2 is at the same time an axis of rotation about which the semiconductor body 1 can be rotated, as will be described in more detail below.
  • the exemplary cylindrical semiconductor body 1 shown has a first disk-shaped main surface 3 and a second disk-shaped main surface 4 .
  • the first main surface 3 can form, for example, a cathode structure 8 of the semiconductor component (e.g. diode, thyristor, etc.) that is only indicated schematically, the second main surface 4, for example, an anode structure 9 of the semiconductor component that is also only indicated schematically.
  • the semiconductor regions 8 and 9 can each be provided with dopants in a manner well known per se in order to achieve desired conduction properties (e.g. p/n conduction) and/or semiconductor transitions between different conduction types (e.g. pn/pnp -Transition etc.) to provide.
  • the two main surfaces 3 and 4 are arranged at a distance from one another, in the present case they also run parallel, but without being necessarily limited to this.
  • the first main surface 3 has a radially outer edge 5 that delimits it
  • the second main surface 4 has a radially outer edge 6 that delimits it.
  • An edge surface 7 of the semiconductor body 1 extends between the edges 5 and 6 of the two main surfaces 3 and 4.
  • the distance between the two main surfaces 3 and 4 in the present case corresponds to a thickness D of the semiconductor body 1.
  • the distance between the edge surface 7 and the central axis 2 essentially corresponds to a radius R of the semiconductor body 1.
  • two pn junctions 17 and 18 can be seen as an example, as they are in this or a similar way in a symmetrically blocking component such.
  • B. can be provided a thyristor.
  • the invention is not necessarily limited to the presence of two pn transitions. Fewer or more than two pn junctions can be provided in the semiconductor body 1 . It should be pointed out that the distance between the pn junctions 17 and 18 and the respective main surfaces 3 and 4 is not shown to scale.
  • a surface roughness of the edge surface 7 is indicated by the jagged dashed lines, but not to scale.
  • the rough edge surface which is also referred to as "damage”, can have arisen, for example, by cutting the semiconductor body 1 from a preliminary process, ie before the actual etching process described below for forming an edge contour.
  • the roughness of the edge surface 7 essentially extends in a radial direction of the semiconductor body 1, which is denoted by the reference numeral 10 in 1 is specified.
  • an etchant jet 11 can also be seen, the jet direction of which points into the plane of the drawing.
  • the etchant jet 11 is thus aligned tangentially to the edge surface 7 .
  • the etchant jet 11 has a jet cross-section 12 (essentially circular in the present case) with a diameter d1 .
  • An additive to reduce its surface tension can be added to a chemical etchant forming the etchant jet 11, but is not necessarily limited to this.
  • the chemical etchant is applied in a targeted manner to the edge surface 7 by means of the etchant jet 11, with the semiconductor body 1 being rotated about the axis of rotation 2 at the same time.
  • the direction of rotation of the Semiconductor body 1 and the jet direction of the etchant jet 11 at the impact point of the etchant jet 11 on the edge surface 7 essentially match.
  • the etchant jet 11 is guided tangentially to the edge surface 7 during the etching process to form the edge contour in such a way that the etchant jet 11 impinges on the edge surface 7 with only part of its jet cross section 12 .
  • the tangential alignment of the etchant jet 11 to the edge surface 7 according to the invention enables a spreading of the etchant jet 11 after impinging on the edge surface 7, which is caused by the etchant spraying away from the edge surface 7, can be controlled very precisely.
  • the etching effect of the etchant on the edge surface 7 can be very precisely limited locally.
  • this prevents the etching agent impinging on the edge surface 7 from accidentally and uncontrolled reaching the main surfaces 3, 4 of the semiconductor body 1 and damaging them as a result.
  • the rough surface of the entire edge surface 7 or only a part of the edge surface 7 ⁇ are smoothed, with the contour of the edge surface 7 after smoothing essentially (i.e. viewed macroscopically) corresponding to the contour of the edge surface 7 before smoothing, i.e. both the original, rough and the smoothed edge contour run in the present case essentially parallel to the central axis 2.
  • an in 1 The nozzle, not shown, for emitting the jet of etchant 11 can be displaced translationally and/or rotationally in space in order to change the point of impact of the etchant jet 11 on the edge region 7 in the axial direction of the semiconductor body 1 (ie essentially parallel to the central axis or axis of rotation 2).
  • the etchant jet 11 can also be spatially displaced in a radial displacement direction r.
  • the in 1 nozzle, not shown, for discharging the jet of etchant 11 can be displaced translationally and/or rotationally in space.
  • the tracking speed of the jet of etchant 11 in the radial direction r is preferably chosen so that it always follows the contour of the edge surface 7 created by the etching effect while maintaining its tangential orientation to the edge surface 7 as described herein.
  • the axis of rotation 2 is aligned vertically in space, but without being necessarily limited to this.
  • the axis of rotation 2 can also be rotated 90° to the direction of the in 1 shown axis of rotation 2 rotated, that is, be aligned horizontally in space.
  • 2 1 shows a side view of the semiconductor body 1 1 represents an intermediate step after a partial execution of an exemplary method for producing an edge structure according to the invention. It can be seen that a part 7 ⁇ of the edge surface 7 as above for 1 explained first was smoothed. Furthermore, part of an edge bevel 13 was etched with the aid of the etchant jet 11, the course of which differs from the original contour course of the edge surface 7, which was present before the etching, when viewed macroscopically. In the 2 Bevel 13 shown is an example of a double-positive bevel. It is set back in the radial direction relative to the main surfaces 3 and 4 and is thus directed towards the interior of the semiconductor body 1 in the form of a channel, slot, channel or the like.
  • a first section of the edge bevel 13 was etched with the etchant jet 11 and a jet diameter d2.
  • the etchant jet 11 was displaced both in the axial direction of movement a and in the radial direction of movement r, in each case with respect to the semiconductor body 1, as was already the case in connection with FIG 1 was explained.
  • the beam diameter d2 was selected to be larger than the beam diameter d1 in used solely for smoothing 1 .
  • the bigger one Beam diameter d2 allows rapid material removal when forming the double-positive edge bevel 13, which opens towards the edges 5 and 6 of the respective main surfaces 3 and 4, while at the same time a homogeneous etching effect can be achieved on a relatively wide area of the edge surface 7.
  • the jet diameter d2 can be set, for example, via a correspondingly controllable diameter of a nozzle opening (not shown) or by selecting a separate nozzle (also not shown) with a corresponding nozzle diameter.
  • the volume flow of the etchant jet 11 can also be adjusted accordingly.
  • the edge bevel 13 in the intermediate state has a maximum height 14 and a temporary depth 15, which is determined from the edges 5, 6 of the respective edge surfaces 3, 4.
  • part 7 * of the edge surface 7 does not necessarily have to be provided. In extreme cases, it is also possible to select the maximum height 14 of the beveled edge 13 to be equal to the thickness D of the semiconductor body 1, so that part 7 * of the edge surface 7 is not present.
  • both pn junctions 17, 18 each intersect the curved edge contour of the edge bevel 13, which is why the edge bevel 13 is to be referred to as a double-positive edge bevel and has the advantages explained herein.
  • the invention is not necessarily limited to the double-positive edge bevel 13 .
  • other edge bevels can also be produced with the invention, as can be used, for example, for asymmetrically blocking components such as diodes, for example, which may only have a pn junction 17 or 18 (cf. 4 ).
  • Figure 1 shows a side view of the semiconductor body 1 2 with the according to the embodiment of the method according to the invention 2 fully manufactured edge structure. It can be seen that the edge bevel 13 has reached a final depth 16 which is greater than the temporary depth 15 in 2 . For a better comparison shows 3 as a dashed line, the course of the edge bevel 13 ' 2 .
  • the maximum width 14 in the final formed state of the chamfer 13 can be compared to that intermediate state off 2 be essentially unchanged. Even if this represents a preferred variant, the invention is not necessarily limited to this, i.e. the width 14 can vary between the in 2 and 3 shown state differ, especially in 3 be larger than in 2 .
  • a jet diameter d3 of the etchant jet 11 is selected which is smaller than the jet diameter d2 in 2 .
  • a desired (optimal) bevel angle ⁇ at the transition of the part 7 ⁇ of the edge surface 7 to the start of the edge bevel 13 can be set precisely.
  • the angle ⁇ is preferably chosen between about 35° and 45°. If the maximum width 14 of the edge bevel 13 is essentially equal to the thickness D of the semiconductor body 1, the angle ⁇ refers to the transition from the edge 5 or 6 to the edge bevel 13.
  • the method for producing the edge structure can be divided into several individual etching steps, in particular at least two, which differ from one another in that at least one method parameter is changed between the individual etching steps, which in the above exemplary embodiment is the beam cross section or beam diameter d1 , d2, d3 of the etchant jet 11 was concerned.
  • at least one method parameter is changed between the individual etching steps, which in the above exemplary embodiment is the beam cross section or beam diameter d1 , d2, d3 of the etchant jet 11 was concerned.
  • other process parameters such as the volume flow of the etchant jet 11 and/or the rotational speed of the semiconductor body 1 can also be changed in addition or as an alternative to the jet cross section, as has already been explained in the general part of this description.
  • the diameter of the beam cross section 12 of the etchant jet 11 during a first etching step can also be selected to be smaller than the diameter of the beam cross section 12 during a second etching step.
  • the rotational speed of the semiconductor body 1 during a first etching step can be selected to be greater than the rotational speed during a second etching step.
  • the volume flow of the jet of etchant 11 during a first etching step can be selected to be smaller than the volume flow during a second etching step.
  • the etched chamfer 13 is in this case an asymmetric chamfer and in particular, but not necessarily limited to, a positive chamfer. It is to be understood that the in 4 Illustrated final state of the etched edge bevel 13 by means of the etching method according to the invention disclosed herein from a semiconductor body 1, as is the case, for example, in 1 is shown can be generated.
  • the asymmetrical edge bevel 13 shown can advantageously be used in semiconductor components which have only one pn junction, for example a single pn junction 17 (here assigned to the second main area 4), for example a diode (ie asymmetrically blocking component).
  • a symmetrically blocking component with at least two pn junctions, such as a thyristor, the in 3 symmetrical edge bevel 13 shown in the semiconductor body 1 is provided.
  • figure 5 12 shows a side view A of an embodiment of an apparatus 20 for manufacturing an edge structure of a semiconductor device according to the invention and a top view B of the apparatus 20 from view A.
  • the exemplary device 20 includes a rotatable carrier 21 for holding a semiconductor body, e.g. B. semiconductor body 1, the semiconductor device, at least one controllable nozzle 22 for emitting an etchant jet, z. B. etchant jet 11, with a predetermined beam diameter 12, such as in the Figures 1 to 3 shown, and a control unit 23 has.
  • the control unit 23, which has an electronic computing and storage unit, for example, is designed to control the carrier 21 and/or the at least one nozzle 22 for carrying out a method according to the invention disclosed herein.
  • the nozzle 22 can be designed to controllably change its position and/or angular orientation in space and/or controllably change properties of the etchant jet 11 such as jet cross section, volume flow, pressure and/or temperature of the etchant discharged.
  • the axis of rotation 2 of the in figure 5 Device 20 shown is oriented vertically in space, for example.
  • an alignment of the nozzle 22 in space can be controlled (rotary displacement) both in a horizontal angle ⁇ (view A) and in an elevation angle ⁇ (view B).
  • a translational displacement of the nozzle 22 can be provided, but this is not absolutely necessary.
  • a translatory displacement of the at least one nozzle for dispensing the jet of etching agent 11 can be provided and a rotary displacement can be dispensed with.
  • FIG 5 a clear spreading 24 of the jet of etchant 11 after impinging on the edge surface 7 of the semiconductor body 1 can be seen.
  • the spread 24 can be monitored and controlled in a targeted manner with the method according to the invention and the device according to the invention in the manner disclosed herein.
  • the etchant jet 11 After the etchant jet 11 has spread on the edge surface 7, the latter is thrown off the edge surface 7 again as a result of the rotation of the semiconductor body 1.
  • the ejected caustic is in figure 5 marked with the reference number 25.
  • FIG. 12 shows a plan view of another embodiment of an apparatus 30 for producing an edge structure according to the invention figure 5 is that the device 30 has a plurality of nozzles 22 , three in the present example, distributed circumferentially around the carrier 21 .
  • the nozzles 22 can advantageously be arranged equidistant around the circumference.
  • the nozzles 22, as in the device 20 from figure 5 be controllable, in particular controllable in position (translational) and/or angular orientation (rotational) in space and/or controllable in the properties of the etchant jet 11 such as jet cross-section, volume flow, pressure and/or temperature of the etchant.
  • the method according to the invention for producing an edge structure of a semiconductor component as described above and the device according to the invention for producing such an edge structure are not limited to the embodiments shown in each case, but also include other embodiments which have the same effect and which result from technically meaningful further combinations of the features of the features described herein respective objects result.
  • the features and feature combinations mentioned above in the general description and the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combinations explicitly stated herein, but also in other combinations or on their own and are also encompassed by the present invention.
  • the method and the device for producing an edge structure of a semiconductor component are used to form a double-positive edge bevel on an edge surface of a semiconductor body of the semiconductor component, wherein the edge surface can advantageously be an outer peripheral surface of the semiconductor body.
  • the semiconductor component can preferably be a symmetrically blocking, in particular bipolar, component (ie having at least two pn junctions), e.g. B. a thyristor, or an asymmetrically blocking, in particular bipolar component (ie having only a pn junction), such as. B. a diode and the like, and designed for blocking voltages of, for example, about 3.6 kV and more.
  • the method according to the invention and the device according to the invention for the production of can be particularly advantageous Semiconductor components are used with a number of, for example, about 25,000 per year and more.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements, aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (1), der wenigstens zwei zueinander beabstandete Hauptflächen (3, 4) mit jeweils einem Rand (5, 6) aufweist, zwischen welchen Rändern (5, 6) sich eine Randfläche (7) erstreckt, und Ätzen einer vorbestimmten Randkontur durch Auftragen eines chemischen Ätzmittels gezielt auf die Randfläche (7) mittels eines Ätzmittelstrahls (11) bei gleichzeitiger Rotation des Halbleiterkörpers (1) um eine Rotationsachse (2). Der Ätzmittelstrahl (11) wird mit einem vorbestimmten Strahlquerschnitt (12) derart tangential gerichtet zur Randfläche (7) geführt, dass der Ätzmittelstrahl (11) lediglich mit einem Teil seines Strahlquerschnitts (12) auf die Randfläche (7) auftrifft.Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (20, 30) zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements.The invention relates to a method for producing an edge structure of a semiconductor component, comprising the steps of: providing a semiconductor body (1) which has at least two main surfaces (3, 4) spaced apart from one another, each with an edge (5, 6), between which edges (5 , 6) an edge surface (7) extends, and etching a predetermined edge contour by applying a chemical etchant specifically to the edge surface (7) by means of an etchant jet (11) with simultaneous rotation of the semiconductor body (1) about an axis of rotation (2). The etchant jet (11) is guided with a predetermined jet cross section (12) tangentially to the edge surface (7) in such a way that the etchant jet (11) only impinges on the edge surface (7) with part of its jet cross section (12). The invention also relates a device (20, 30) for producing an edge structure of a semiconductor component.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The present invention relates to a method for producing an edge structure of a semiconductor component according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a device for producing an edge structure of a semiconductor component according to the preamble of claim 13.

Randstrukturen von Halbleiterbauelementen, insbesondere Leistungshalbleiterbauelemente, dienen in bekannter Weise dazu, die Sperrfähigkeit von hochsperrenden Halbleiterbauelementen, z. B. Dioden, Thyristoren, IGBTs und dergleichen, dadurch zu erhöhen, dass die maximalen elektrischen Feldstärken, die üblicherweise im oberflächennahen Randbereich des Bauelements auftreten, abgesenkt werden, um eine möglichst homogene Verteilung des elektrischen Feldes in dem Bauelement und damit eine möglichst hohe Spannungsfestigkeit des Leistungshalbleiterbauelements zu erreichen.Edge structures of semiconductor components, particularly power semiconductor components, are used in a known manner to increase the blocking capability of high-blocking semiconductor components, e.g. B. diodes, thyristors, IGBTs and the like, by reducing the maximum electric field strengths that usually occur in the near-surface edge area of the component in order to achieve the most homogeneous possible distribution of the electric field in the component and thus the highest possible dielectric strength of the To achieve power semiconductor device.

Häufig werden derartige Randabschlüsse dadurch hergestellt, dass ein Teil des Halbleiterkörpers in seinem Randbereich, beispielsweise im Bereich einer radial äußeren Umfangsfläche des Halbleiterkörpers, entfernt wird, um den Verlauf des elektrischen Feldes im Randbereich in vorteilhafter Weise zu beeinflussen. Insbesondere wird im Randbereich des Halbleiterkörpers durch eine Randabschrägung ein bestimmter Winkel eingestellt, unter dem beispielsweise ein pn-Übergang die Halbleiteroberfläche der Randabschrägung schneidet, wodurch der Rand von hohen elektrischen Feldstärken entlastet wird.Edge terminations of this type are often produced by removing part of the semiconductor body in its edge region, for example in the region of a radially outer peripheral surface of the semiconductor body, in order to advantageously influence the course of the electric field in the edge region. In particular, a certain angle is set in the edge region of the semiconductor body by an edge bevel, at which, for example, a pn junction intersects the semiconductor surface of the edge bevel, as a result of which the edge is relieved of high electric field strengths.

Um eine möglichst hohe Spannungsfestigkeit des Bauelements zu erreichen, ist es entscheidend, bei der Herstellung eines solchen Randabschlusses eine vorgegebene Form möglichst genau einzuhalten. Die hierzu eingesetzten Verfahrensschritte sind einerseits aufwändig und andererseits gestaltet sich eine exakte Reproduzierbarkeit der vorgegebenen Form häufig als schwierig. Bei herkömmlichen Verfahren werden derartige Randabschlüsse durch eine Vielzahl von Arbeitsschritten hergestellt, wobei der Halbleiterkörper zunächst in einem ersten Arbeitsschritt typischerweise mechanisch, beispielsweise durch Schleifen oder Läppen, abgeschrägt wird und anschließend in einem oder mehreren chemischen Arbeitsschritten, beispielsweise im Tauchätz- oder Spin-Ätzverfahren, poliert wird, bis die gewünschte Spannungsfestigkeit erreicht ist. Insbesondere erhöht sich der Aufwand derartiger chemischer Verfahrensschritte dadurch, dass die Bereiche des Halbleiterkörpers, die keinesfalls geätzt werden dürfen, beispielsweise mittels einer Maske vor einer Ätzwirkung geschützt werden müssen.In order to achieve the highest possible dielectric strength of the component, it is crucial to adhere to a specified shape as precisely as possible when producing such an edge termination. The process steps used for this are on the one hand complex and on the other hand exact reproducibility of the given shape often turns out to be difficult. In conventional methods, edge terminations of this type are produced by a large number of work steps, with the semiconductor body initially being typically mechanically formed in a first work step, for example by grinding or lapping, and then polished in one or more chemical operations, such as dip etching or spin etching, until the desired dielectric strength is achieved. In particular, the complexity of such chemical method steps increases because the regions of the semiconductor body that must not be etched under any circumstances must be protected from an etching effect, for example by means of a mask.

Abhängig von den gewünschten Sperreigenschaften bzw. Spannungsfestigkeit und dem Volumen des Bauteils kann für das chemische Polieren ein Tauchätzverfahren verwendet werden. Ein Problem hierbei ist jedoch die geringere Prozessstabilität aufgrund von Säureverschmutzung. Alternativ kann ein manueller Spin-Ätzprozess eingesetzt werden, jedoch ist die Prozessstabilität aufgrund des hohen Einflusses der mechanischen Vorbearbeitung und des Bedienereinflusses ebenfalls nicht optimal und die Kosteneffizienz für Massenprodukte ist geringer.A dip etch process can be used for chemical polishing depending on the desired blocking or dielectric strength properties and the volume of the device. However, a problem here is the lower process stability due to acid fouling. Alternatively, a manual spin-etching process can be used, but the process stability is also not optimal due to the high influence of mechanical pre-processing and operator influence, and the cost-effectiveness for mass-produced products is lower.

Die meisten Bauteile, bei denen Molybdän durch Sintern oder Legieren mit dem Silizium des Halbleiterkörpers verbunden wird, erhalten eine positiv-negative Randkontur. Ein negativer Winkel ist nachteilig, da er enge Prozesstoleranzen erfordert. Außerdem benötigt der gewöhnlich sehr flache Winkel (ca. 1 - 5 °) eine vergleichbar große Siliziumfläche und vergrößert folglich den Randbereichs des Bauteils.Most components in which molybdenum is connected to the silicon of the semiconductor body by sintering or alloying are given a positive-negative edge contour. A negative angle is disadvantageous because it requires tight process tolerances. In addition, the usually very flat angle (approx. 1 - 5 °) requires a comparatively large silicon area and consequently increases the edge area of the component.

Bei einem alternativen, planaren Konzept für Leistungsbauelemente kann auf das Legieren und das mechanische Abschrägen verzichtet werden. Allerdings tritt hier das Problem auf, dass aufgrund der typischen Defektdichte im Lithographieprozess die Ausbeute für großflächige Bauelemente sehr gering ist.An alternative, planar concept for power devices eliminates the need for alloying and mechanical beveling. However, the problem arises here that due to the typical defect density in the lithography process, the yield for large-area components is very low.

Neben der Legierungstechnik ist außerdem eine so genannte Free-Floating-Technik bekannt, die ebenfalls auf mechanischem Abschrägen des Bauteilrands nach einem Laserschneiden und Ätzen mittels manuellem Spin-Ätzprozess des Halbleiterkörpers beruht.In addition to alloy technology, a so-called free-floating technology is also known, which is also based on mechanical beveling of the component edge after laser cutting and etching by means of a manual spin-etching process of the semiconductor body.

EP 2 591 495 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements, mit dem ein Randbereich mit positivem und/oder negativem Winkel mit hoher Genauigkeit und guter Reproduzierbarkeit hergestellt werden kann. EP 2 591 495 B1 describes a method for producing an edge structure of a semiconductor component with which an edge region with a positive and / or negative angle can be produced with high accuracy and good reproducibility.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements bereitzustellen, die eine kostengünstige und effiziente Herstellung einer vorbestimmten Randstruktur, d. h. Kontur eines Randbereichs bzw. Randfläche, des Halbleiterbauelements mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ermöglichen, um u. a. eine hohe Ausbeute bei der Volumenproduktion von Halbleiterbauelementen hinsichtlich gewünschter elektrischer, mechanischer oder geometrischer Eigenschaften zu gewährleisten. Darüber hinaus sollen die mittels der verfahrensgemäß hergestellten Randstruktur erzielbaren elektrischen Eigenschaften der Bauelemente möglichst stabil gegenüber an sich unvermeidbaren Schwankungen im Herstellungsprozess sein. Außerdem sollen die erforderlichen Arbeitsschritte sowohl effizient ausführbar als auch in ihrer Anzahl insgesamt reduziert sein.Against this background, the present invention is based on the object of providing a method and a device for producing an edge structure of a semiconductor component, which enables cost-effective and efficient production of a predetermined edge structure, i. H. Contour of an edge region or edge area, the semiconductor component with high accuracy and reproducibility enable u. to ensure a high yield in the volume production of semiconductor components with regard to desired electrical, mechanical or geometric properties. In addition, the electrical properties of the components that can be achieved by means of the edge structure produced according to the method should be as stable as possible with respect to unavoidable fluctuations in the production process. In addition, the necessary work steps should be able to be carried out efficiently and reduced in number overall.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device having the features of claim 13. Further advantageous configurations of the invention are disclosed in the respective dependent claims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be pointed out that the features listed individually in the claims can be combined with one another in any technically sensible way (even across category boundaries, for example between method and device) and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion "und/oder" stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.It should also be pointed out that a conjunction "and/or" used herein, standing between two features and linking them to one another, must always be interpreted in such a way that in a first embodiment of the subject matter according to the invention only the first feature can be present, in a second embodiment only the second feature can be present and in one Third embodiment, both the first and the second feature can be present.

Außerdem soll ein hierin verwendeter Begriff "etwa" einen Toleranzbereich angeben, den der auf dem vorliegenden Gebiet tätige Fachmann als üblich ansieht. Insbesondere ist unter dem Begriff "etwa" ein Toleranzbereich der bezogenen Größe von bis maximal +/-20 %, bevorzugt bis maximal +/-10 % zu verstehen.Also, as used herein, the term "about" is intended to indicate a range of tolerance considered normal by those skilled in the art. In particular, the term "approximately" means a tolerance range of the related size of up to a maximum of +/-20%, preferably up to a maximum of +/-10%.

Des Weiteren sind im Sinne der Erfindung hierin verwendete relative Begriffe bezüglich eines Merkmals, zum Beispiel "größer", "kleiner", "höher", "niedriger", "schneller", "langsamer" und dergleichen, stets so auszulegen, dass herstellungs- und/oder durchführungsbedingte Größenabweichungen des betreffenden Merkmals, die innerhalb der für die Fertigung bzw. Durchführung des jeweiligen Merkmals definierten Fertigungs-/Durchführungstoleranzen liegen, nicht von dem jeweiligen relativen Begriff erfasst sind. Mit anderen Worten ist eine Größe eines Merkmals erst dann als im Sinne der Erfindung "größer", "kleiner", "höher", "niedriger", "schneller", "langsamer" und dergleichen anzusehen als eine Größe eines Vergleichsmerkmals, wenn sich die beiden Vergleichsgrößen in ihrem Wert so deutlich voneinander unterscheiden, dass dieser Größenunterschied sicher nicht in den fertigungs-/durchführungsbedingten Toleranzbereich des betreffenden Merkmals fällt, sondern das Ergebnis zielgerichteten Handelns ist.Furthermore, within the meaning of the invention, relative terms used herein with regard to a feature, for example "larger", "smaller", "higher", "lower", "faster", "slower" and the like, are always to be interpreted in such a way that manufacturing and/or variations in size of the feature in question due to performance that are within the manufacturing/performance tolerances defined for the manufacture or performance of the feature in question are not covered by the relative term in question. In other words, a size of a feature is only to be regarded as "larger", "smaller", "higher", "lower", "faster", "slower" and the like in the sense of the invention than a size of a comparative feature if the The value of the two comparison values differs so clearly from one another that this difference in size certainly does not fall within the production/performance-related tolerance range of the characteristic in question, but is the result of targeted action.

Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements, wie z. B. Dioden, Thyristoren und dergleichen, die Schritte auf:

  • Bereitstellen eines Halbleiterkörpers, der wenigstens zwei zueinander beabstandete Hauptflächen mit jeweils einem Rand aufweist, zwischen welchen Rändern sich eine Randfläche erstreckt, und
  • Ätzen einer vorbestimmten Randkontur durch Auftragen eines chemischen Ätzmittels gezielt auf die Randfläche mittels eines Ätzmittelstrahls bei gleichzeitiger Rotation des Halbleiterkörpers um eine Rotationsachse.
According to the invention, a method for producing an edge structure of a semiconductor device, such as. B. diodes, thyristors and the like, the steps on:
  • Providing a semiconductor body which has at least two main surfaces which are spaced apart from one another and each have an edge, between which edges an edge surface extends, and
  • Etching of a predetermined edge contour by applying a chemical etchant in a targeted manner to the edge surface by means of an etchant jet with simultaneous rotation of the semiconductor body about an axis of rotation.

Weiter wird der Ätzmittelstrahl gemäß der Erfindung mit einem vorbestimmten Strahlquerschnitt derart tangential gerichtet zur Randfläche geführt, dass der Ätzmittelstrahl lediglich mit einem Teil seines Strahlquerschnitts auf die Randfläche auftrifft.Next, the jet of etchant according to the invention with a predetermined beam cross-section is directed tangentially out to the edge surface that the Etching agent jet impinges on the edge surface with only part of its jet cross section.

Als Randkontur ist im erfindungsgemäßen Sinn eine in einem Querschnitt des Halbleiterkörpers definierbare Umrisslinie des Halbleiterkörpers in seinem Randbereich zu verstehen. Die Randkontur definiert den Verlauf der Randfläche im Randbereich des Halbleiterkörpers. Hierbei ist insbesondere der Verlauf im Wesentlichen senkrecht zu der durch die Rotation des Halbleiterkörpers festgelegten Tangentialrichtung (hierin auch als Umfangsrichtung des Halbleiterkörpers bzw. der Randfläche bezeichnet) zu verstehen.In the sense of the invention, an edge contour is to be understood as an outline of the semiconductor body in its edge region that can be defined in a cross section of the semiconductor body. The edge contour defines the profile of the edge area in the edge region of the semiconductor body. In this case, the course is to be understood in particular as essentially perpendicular to the tangential direction defined by the rotation of the semiconductor body (also referred to herein as the circumferential direction of the semiconductor body or of the edge surface).

Im idealen (mathematischen) Fall ist eine Tangente eine Gerade, die eine gegebene Kurve (insbesondere eine Kurve der Randfläche) in einem bestimmten Punkt berührt. Da aber der Ätzmittelstrahl strenggenommen keine Gerade im mathematischen Sinn beschreibt und darüber hinaus auch einen zweidimensionalen Durchmesser (d. h. Strahlquerschnitt) aufweist, ist im Sinne der Erfindung unter dem tangential zur Randfläche gerichtet geführten Ätzmittelstrahl eine geometrische Beziehung zwischen Randfläche und Ätzmittelstrahl derart zu verstehen, dass ein Teil des Ätzmittelstrahls (d. h. ein Teil des Strahlquerschnitts) einen Punkt bzw. einen flächig ausgedehnten Bereich der Randfläche (hierin auch als Auftreffort bezeichnet) berührt. Der den Auftreffort der Randfläche nicht berührende Teil des Ätzmittelstrahls passiert die Randfläche, ohne im Wesentlichen an einer direkten chemischen Ätzwirkung auf die Randfläche beteiligt zu sein. Der Ätzmittelstrahl trifft die Randfläche somit nicht mit seinem vollen Strahlquerschnitt, sondern lediglich mit einem Teil hiervon.In the ideal (mathematical) case, a tangent is a straight line that touches a given curve (specifically, a curve of the boundary surface) at a given point. However, since the etchant jet does not, strictly speaking, describe a straight line in the mathematical sense and also has a two-dimensional diameter (i.e. jet cross-section), within the meaning of the invention, the etchant jet directed tangentially to the edge surface is to be understood as a geometric relationship between the edge surface and the etchant jet such that a Part of the etchant jet (i.e. part of the jet cross-section) touches a point or an extensive area of the edge surface (herein also referred to as the point of impact). The part of the jet of etchant that does not touch the point of impact of the edge surface passes through the edge surface without essentially being involved in a direct chemical etching effect on the edge surface. The etchant jet therefore does not hit the edge surface with its full jet cross section, but only with a part of it.

Die vorbeschriebene tangentiale Ausrichtung des Ätzmittelstrahls zur Randfläche ermöglicht eine gezielte Kontrolle und Steuerung, z. B. Verringerung, einer herkömmlich im Wesentlichen unkontrollierbaren Spreizung des Ätzmittelstrahls nach dem Auftreffen auf die Randfläche infolge eines Wegspritzens des Ätzmittels vom Auftreffort. Der Auftreffort des Ätzmittels auf die Randfläche, der im Wesentlichen einem Benetzungsbereich entspricht, in dem das Ätzmittel unmittelbar seine Ätzwirkung auf den Halbleiterkörper entfaltet, ist erfindungsgemäß lokal gezielt sehr genau begrenzbar. Zudem wird wirksam verhindert, dass das auf die Randfläche auftreffende Ätzmittel unbeabsichtigt und unkontrolliert die Hauptflächen des Halbleiterkörpers erreicht und diese hierdurch beschädigt. Damit kann ein Aufbringen einer Maske auf nicht zu ätzende Bereiche, z. B. Hauptflächen, Ober- und/oder Unterseite des Halbleiterkörpers, entfallen, wodurch die Anzahl der erforderlichen Verfahrensschritte reduziert wird und das Verfahren insgesamt einfacher ausgeführt werden kann.The above-described tangential alignment of the jet of etchant to the edge surface enables targeted monitoring and control, e.g. B. Reduction of conventional substantially uncontrollable spreading of the etchant jet after impinging on the edge surface due to etchant splashing away from the impingement site. The impact point of the etchant on the edge surface, which essentially corresponds to a wetting area in which the etchant immediately unfolds its etching effect on the semiconductor body, can be locally and specifically delimited according to the invention. In addition, it is effectively prevented that the etchant impinging on the edge surface unintentionally and reached the main surfaces of the semiconductor body in an uncontrolled manner and thereby damaged them. This means that a mask can be applied to areas that are not to be etched, e.g. B. main surfaces, top and / or bottom of the semiconductor body omitted, whereby the number of required process steps is reduced and the process can be performed more simply.

Die hierin offenbarte tangentiale Führung des Ätzmittelstrahls zum zu ätzenden Randbereich des Halbleiterkörpers lässt sich mit entsprechenden Steuer- und ggfs. Sensormitteln automatisieren, so dass eine hochgenaue Reproduktion der Randstruktur gewährleistet werden kann, die dem hergestellten Bauelement die vorbestimmten elektrischen, mechanischen, geometrischen Eigenschaften verleiht. Die Randabschrägung kann somit vollständig durch den Ätzprozess hergestellt werden, ohne dass beispielsweise eine mechanische Vor- und/oder Nachbearbeitung der Randfläche notwendig wäre. Der hohe Automatisierungsgrad steigert die Effizienz der Bauteilfertigung infolge kurzer Bearbeitungszyklen, die insbesondere bei der Herstellung großer Stückzahlen von besonderem Vorteil ist. Die Bauteilfertigungskosten lassen sich signifikant reduzieren.The tangential guidance of the jet of etchant to the edge region of the semiconductor body to be etched, as disclosed herein, can be automated with corresponding control and, if necessary, sensor means, so that a highly precise reproduction of the edge structure can be ensured, which gives the component produced the predetermined electrical, mechanical, geometric properties. The edge bevel can thus be produced entirely by the etching process, without the need for mechanical pre-processing and/or post-processing of the edge surface, for example. The high degree of automation increases the efficiency of component production as a result of short processing cycles, which is of particular advantage when manufacturing large quantities. The component manufacturing costs can be significantly reduced.

Der Halbleiterkörper kann geometrisch im Wesentlichen rotationssymmetrisch in Bezug auf die Rotationsachse ausgebildet sein, also zum Beispiel (kreis-)zylinder- oder scheibenförmig. Im Fall eines zylinder- oder scheibenförmigen Körpers können seine beiden Grundflächen, d. h. seine Ober- und Unterseite, jeweils eine der Hauptflächen im Sinne der Erfindung bilden und die Mantelfläche des zylinder- oder scheibenförmigen Körpers bzw. ein Teil der Mantelfläche kann die Randfläche im Sinne der Erfindung bilden. Die Erfindung ist jedoch nicht zwingend auf eine solche Ausgestaltung und Anordnung der jeweiligen Flächen beschränkt.The semiconductor body can be geometrically essentially rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation, ie for example (circular) cylindrical or disc-shaped. In the case of a cylindrical or disk-shaped body, its two bases, i. H. its upper side and underside each form one of the main surfaces within the meaning of the invention and the lateral surface of the cylindrical or disc-shaped body or a part of the lateral surface can form the edge surface within the meaning of the invention. However, the invention is not necessarily limited to such a configuration and arrangement of the respective surfaces.

Das Halbleiterbauelement kann bevorzugt ein symmetrisch sperrendes, bipolares Bauelement (d. h. wenigstens zwei pn-Übergänge aufweisend), wie z. B. ein Thyristor, oder ein asymmetrisch sperrendes, insbesondere bipolares Bauelement (d. h. lediglich einen pn-Übergang aufweisend), wie z. B. eine Diode und dergleichen, sein, und für Sperrspannungen von beispielsweise etwa 3,6 kV und mehr ausgelegt sein, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein.The semiconductor component can preferably be a symmetrically blocking, bipolar component (ie having at least two pn junctions), such as. B. a thyristor, or an asymmetrically blocking, in particular bipolar component (ie having only a pn junction), such as. B. a diode and the like, and be designed for blocking voltages of, for example, about 3.6 kV and more, but without being necessarily limited to this.

Die Hauptflächen des Halbleiterkörpers können beispielsweise als Kathoden- und Anodenflächen z. B. eines Thyristors, einer Diode und dergleichen ausgebildet sein, wobei die Erfindung nicht zwingend hierauf beschränkt ist. Die Randfläche des Halbleiterkörpers kann sich als äußere Umfangfläche zwischen der Kathoden- und Anodenfläche erstrecken.The main surfaces of the semiconductor body can be used, for example, as cathode and anode surfaces, e.g. B. a thyristor, a diode and the like, the invention is not necessarily limited thereto. The edge surface of the semiconductor body can extend as an outer peripheral surface between the cathode and anode surfaces.

Besonders vorteilhaft kann das Verfahren zur Volumenfertigung von Halbleiterbauelementen mit einer Stückzahl von beispielsweise etwa 25.000 pro Jahr und mehr verwendet werden.The method can be used particularly advantageously for the volume production of semiconductor components with a quantity of, for example, approximately 25,000 per year and more.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstands wird als die Randkontur mittels dem Ätzmittelstrahl eine Randabschrägung geätzt, deren Verlauf von einem ursprünglichen, vor dem Ätzen vorhandenen Konturverlauf der Randfläche, makroskopisch betrachtet, verschieden ist. Mit anderen Worten ist der durch die Ätzwirkung des Ätzmittels bewirkte Materialabtrag im Randbereich des Halbleiterkörpers nicht überall gleich. Vielmehr ist der Materialabtrag in einem Abschnitt des Randbereichs größer/kleiner als in einem anderen Abschnitt des Randbereichs.According to an advantageous development of the subject of the invention, a beveled edge is etched as the edge contour by means of the jet of etchant, the course of which differs from an original contour course of the edge surface, viewed macroscopically, that existed before the etching. In other words, the material removal caused by the etching effect of the etchant is not the same everywhere in the edge region of the semiconductor body. Rather, the material removal is larger/smaller in one section of the edge area than in another section of the edge area.

Im Gegensatz hierzu verändert ein im Wesentlichen konstanter Materialabtrag über die gesamte Randfläche ihre ursprüngliche, vor dem Ätzvorgang vorhandene Randkontur makroskopisch betrachtet nicht.In contrast to this, a substantially constant removal of material over the entire edge surface does not change its original edge contour, which existed before the etching process, viewed macroscopically.

Der durch das Ätzen bewirkte Materialabtrag im Randbereich des Halbleiterkörpers kann abschnittsweise konstant und abschnittsweise nicht konstant sein, wodurch sich die geätzte Randkontur in ihrem Verlauf jedoch von der ursprünglichen Randkontur unterscheidet. Ein konstanter Materialabtrag ermöglicht die Ausbildung einer geraden Randkontur in nicht-umfänglicher/nicht-tangentialer Richtung des Halbleiterkörpers (dementsprechend in radialer und/oder axialer Richtung). Der durch das Ätzen bewirkte Materialabtrag im Randbereich kann ebenso über den gesamten Randbereich in nicht-umfänglicher/nicht-tangentialer Richtung nicht konstant sein, so dass sich auch ein gekrümmter, bogenförmiger Verlauf der Randkontur in nicht-umfänglicher/nicht-tangentialer Richtung des Halbleiterkörpers bereitstellen lässt.The material removal caused by the etching in the edge region of the semiconductor body can be constant in sections and not constant in sections, as a result of which the course of the etched edge contour differs from the original edge contour. A constant removal of material enables a straight edge contour to be formed in the non-circumferential/non-tangential direction of the semiconductor body (correspondingly in the radial and/or axial direction). The removal of material in the edge region caused by the etching may also not be constant over the entire edge region in the non-circumferential/non-tangential direction, so that a curved, arc-shaped profile of the edge contour is also provided in the non-circumferential/non-tangential direction of the semiconductor body leaves.

Beträgt der Umfang des gewünschten Materialabtrags im Randbereich in radialer Richtung des Halbleiterkörpers mehr als der maximale Strahlquerschnitt des Ätzmittelstrahls, kann der Ätzmittelstrahl in radialer Richtung unter Beibehaltung seiner tangentialen Ausrichtung zur Randfläche nachgeführt werden. Hierzu kann der Ätzmittelstrahl zum Beispiel translatorisch und/oder rotatorisch in radiale Richtung zur Randfläche im Raum verlagert werden. Die Nachführungsgeschwindigkeit des Ätzmittelstrahls kann hierbei so gewählt werden, dass er der durch die Ätzwirkung entstehenden Kontur im Randbereich folgt.If the extent of the desired material removal in the edge region in the radial direction of the semiconductor body is more than the maximum jet cross section of the etchant jet, the etchant jet can be tracked in the radial direction while maintaining its tangential orientation to the edge surface. For this purpose, the jet of etchant can be displaced in space, for example translationally and/or rotationally, in the radial direction to the edge surface. The tracking speed of the jet of etchant can be selected so that it follows the contour in the edge region that is created by the etching effect.

Zusätzlich oder alternativ zur vorbeschriebenen radialen Verlagerung des Ätzmittelstrahls kann ein gewünschter Materialabtrag im Randbereich in axialer Richtung des Halbleiterkörpers vorgenommen werden, indem der Ätzmittelstrahl translatorisch und/oder rotatorisch in axiale Richtung des Halbleiterkörpers verlagert wird, um den Auftreffort des Ätzmittelstrahls auf den Randbereich in axialer Richtung des Halbleiterkörpers (d. h. im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse) zu verändern.In addition or as an alternative to the above-described radial displacement of the etchant jet, a desired material removal can be carried out in the edge region in the axial direction of the semiconductor body by translationally and/or rotationally displacing the etchant jet in the axial direction of the semiconductor body in order to avoid the impact point of the etchant jet on the edge region in the axial direction of the semiconductor body (i.e. essentially parallel to the axis of rotation).

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die geätzte Randabschrägung eine so genannte doppelt-positive Randabschrägung. Die doppelt-positive Randabschrägung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie in Bezug auf die Hauptflächen, die die Randfläche begrenzen, ins Innere des Halbleiterkörpers zurücktritt, z. B. nach Art einer Rille, Nut, Hohlkehle o. ä. Bei der doppelt-positiven Randabschrägung können die Hauptflächen des Halbleiterkörpers in vorteilhafter Weise flächenmäßig im Wesentlichen (vollständig) erhalten bleiben. Die Ausbildung der doppelt-positiven Randabschrägung erfordert einen deutlich kleineren Siliziumbereich des Halbleiterkörpers als zum Beispiel eine so genannte negative oder positiv-negative Randabschrägung, deren Ausbildung stets mit einer wesentlichen Verkleinerung der Hauptflächen einhergeht.In a further advantageous embodiment of the invention, the etched edge bevel is a so-called double-positive edge bevel. The double-positive edge bevel is characterized in that it recedes towards the interior of the semiconductor body, e.g. B. in the manner of a groove, groove, fillet or similar. In the case of the double-positive edge bevel, the main surfaces of the semiconductor body can advantageously be essentially (completely) preserved in terms of surface area. The formation of the double-positive edge bevel requires a significantly smaller silicon area of the semiconductor body than, for example, a so-called negative or positive-negative edge bevel, the formation of which is always accompanied by a significant reduction in the size of the main areas.

Des Weiteren sind die mit der doppelt-positiven Randabschrägung erzielbaren elektrischen Eigenschaften des Halbleiterbauelements selbst bei auftretenden Prozessschwankungen (d. h. Prozesstoleranzen) deutlich stabiler einstellbar, so dass das Verfahren in seiner Durchführung noch weiter vereinfacht werden kann, ohne sich nachteilig auf die Qualität der hergestellten Halbleiterbauelemente auszuwirken. Eine hohe Ausbeute kann weiterhin gewährleistet werden.Furthermore, the electrical properties of the semiconductor component that can be achieved with the double-positive edge bevel can be set in a significantly more stable manner even when process fluctuations (ie process tolerances) occur, so that the method can be simplified even further in its implementation. without adversely affecting the quality of the manufactured semiconductor devices. A high yield can still be guaranteed.

Die doppelt-positive Randabschrägung kann in Bezug auf eine Dicke des Halbleiterkörpers (d. h. ein Abstand zwischen den Hauptflächen) im Wesentlichen symmetrisch und mittig zwischen den Hauptflächen angeordnet und ausgebildet sein. Die Erfindung ist jedoch nicht zwingend hierauf beschränkt. Die Randabschrägung kann auch außermittig zwischen den Hauptflächen und/oder asymmetrisch angeordnet und/oder ausgebildet sein.The double-positive edge bevel can be arranged and formed essentially symmetrically and centrally between the main surfaces with respect to a thickness of the semiconductor body (i.e. a distance between the main surfaces). However, the invention is not necessarily limited to this. The edge bevel can also be arranged and/or formed eccentrically between the main surfaces and/or asymmetrically.

Dementsprechend sieht eine alternative Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die geätzte Randabschrägung eine asymmetrische Randabschrägung ist.Accordingly, an alternative embodiment of the invention provides that the etched edge bevel is an asymmetric edge bevel.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstands sieht vor, dass die Randkontur in wenigstens zwei unterschiedlichen Ätzschritten, z. B. einem ersten Ätzschritt und einem zweiten Ätzschritt, geätzt wird, wobei zwischen den Ätzschritten wenigstens ein Parameter aus der Gruppe aufweisend einen Durchmesser des Strahlquerschnitts, einen Volumenstrom des Ätzmittelstrahls, d. h. das Volumen des Ätzmittels, das pro Zeitspanne durch einen festgelegten Querschnitt transportiert wird, und eine Rotationsgeschwindigkeit des Halbleiterkörpers verändert wird.Another advantageous development of the subject of the invention provides that the edge contour in at least two different etching steps, z. B. a first etching step and a second etching step, wherein between the etching steps at least one parameter from the group comprising a diameter of the jet cross section, a volume flow of the etchant jet, d. H. the volume of the etchant transported through a fixed cross section per period of time and a rotation speed of the semiconductor body is changed.

Beispielsweise kann der Durchmesser des Strahlquerschnitts während des ersten Ätzschritts gezielt kleiner gewählt werden als der Durchmesser des Strahlquerschnitts während des zweiten Ätzschritts. Der kleinere Strahlquerschnitt ermöglicht es, die Spreizung des Ätzmittelstrahls nach dem Auftreffen auf die Randfläche stark zu begrenzen, wodurch die Ätzwirkung gezielt auf einen sehr schmalen Bereich der Randfläche begrenzt werden kann. Zudem erhöht der kleinere Strahlquerschnitt den Freiheitsgrad bei der Herstellung einer konkreten Form der Randkontur. Der gewünschte Verlauf der Randkontur kann zielsicher und präzise in die Randfläche eingebracht werden.For example, the diameter of the beam cross section during the first etching step can be selected to be smaller than the diameter of the beam cross section during the second etching step. The smaller jet cross-section makes it possible to greatly limit the spread of the etchant jet after it hits the edge surface, as a result of which the etching effect can be specifically limited to a very narrow area of the edge surface. In addition, the smaller beam cross-section increases the degree of freedom when producing a specific shape of the edge contour. The desired course of the edge contour can be introduced into the edge surface in a targeted and precise manner.

Im zweiten Ätzschritt kann die Spreizung des auftreffenden Ätzmittelstrahl durch die Vergrößerung des Strahlquerschnitts gezielt erhöht werden. Auf diese Weise lassen sich während des ersten Ätzschritts ggfs. entstandene Ablaufspuren des Ätzmittels und/oder Inhomogenitäten in/auf der Randfläche effektiv beseitigen. Der breitere Strahlquerschnitt kann, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein, im zweiten Ätzschritt vorzugsweise derart gewählt werden, dass der Ätzmittelstrahl im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der geätzten Randkontur benetzt und infolge der nun auf die gesamte Randfläche gleichmäßig ausgeübten Ätzwirkung eine Homogenisierung (z. B. Glättung) der geätzten Randfläche erzielt.In the second etching step, the spread of the impinging jet of etchant can be specifically increased by enlarging the cross section of the jet. In this way, traces of the process that may have occurred during the first etching step can be removed Effectively eliminate etchant and/or inhomogeneities in/on the edge surface. The wider jet cross-section can be selected in the second etching step, but is not necessarily limited to this, in such a way that the jet of etchant essentially wets the entire surface of the etched edge contour and, as a result of the etching effect now being exerted uniformly on the entire edge surface, homogenization (e.g . Smoothing) of the etched edge surface.

Jedenfalls führt der größere Strahlquerschnitt zu einer homogeneren Ätzwirkung und kann in dieser Art vorteilhaft zum Polierätzen der Randfläche, d. h. zum chemischen Abtragen von Rauheitsspitzen an der Oberfläche der Randfläche, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt kann das Polierätzen mit großem Strahlquerschnitt des Ätzmittelstrahls als ein abschließender, letzter Ätzschritt nach einem oder mehreren vorausgegangenen Ätzschritten ausgeführt werden. Zusätzliche oder alternative Möglichkeiten zur gezielten Vergrößerung der Spreizung sind durch die Rotationsgeschwindigkeit und den Volumenstrom gegeben (nachfolgend beschrieben). Diese können daher gleichfalls zum Polierätzen der Randfläche eingesetzt werden.In any case, the larger beam cross-section leads to a more homogeneous etching effect and can in this way be used advantageously for polishing-etching the edge surface, i. H. for the chemical removal of roughness peaks on the surface of the edge area. The polishing etching can particularly preferably be carried out with a large jet cross section of the etchant jet as a final, last etching step after one or more preceding etching steps. Additional or alternative options for increasing the spread in a targeted manner are provided by the rotational speed and the volume flow (described below). These can therefore also be used to polish-etch the edge surface.

Besonders bevorzugt kann in einem ersten Ätzschritt die Randfläche wenigstens teilweise geglättet werden. Hierzu kann die Spreizung des auftreffenden Ätzmittelstrahls vorteilhafterweise vergrößert werden, zum Beispiel durch einen größeren Strahlquerschnitt als beispielsweise beim Ätzen der Randabschrägung selbst. Zusätzliche oder alternative Möglichkeiten zur gezielten Vergrößerung der Spreizung sind durch die Rotationsgeschwindigkeit und den Volumenstrom gegeben (nachfolgend beschrieben). Diese können daher gleichfalls zur Glättung der Randfläche eingesetzt werden.Particularly preferably, the edge surface can be at least partially smoothed in a first etching step. For this purpose, the spread of the incident jet of etchant can advantageously be increased, for example by means of a larger jet cross-section than, for example, when etching the edge bevel itself. Additional or alternative options for deliberately increasing the spread are given by the rotational speed and the volume flow (described below). These can therefore also be used to smooth the edge surface.

Bei der bevorzugten Ausbildung der doppelt-positiven Randabschrägung kann mit dem kleineren Strahlquerschnitt zunächst die rillen- oder nutartige Vertiefung in die Randfläche eingebracht werden, wobei der Ätzmittelstrahl mit größerem Durchmesser im zweiten Ätzschritt zusätzlich von den seitlichen Flanken der rillen- oder nutartigen doppelt-positiven Randabschrägung begrenzt und entsprechend kontrolliert geführt ist.In the preferred embodiment of the double-positive edge bevel, the groove-like or groove-like indentation can first be introduced into the edge surface with the smaller jet cross-section, with the etchant jet with a larger diameter also being removed from the lateral flanks of the groove-like or groove-like double-positive edge bevel in the second etching step is limited and controlled accordingly.

Alternativ oder zusätzlich zur Änderung des Strahlquerschnitts kann die Rotationsgeschwindigkeit, mit welcher der Halbleiterkörper während des Ätzvorgangs gedreht wird, z. B. während des ersten Ätzschritts größer gewählt werden als die Rotationsgeschwindigkeit z. B. während des zweiten Ätzschritts (oder umgekehrt). Die höhere Rotationsgeschwindigkeit des Halbleiterkörpers bewirkt ebenfalls eine starke Begrenzung der Spreizung des Ätzmittelstrahls nach dem Auftreffen auf die Randfläche. Im zweiten Ätzschritt wird eine größere Spreizung des Ätzmittelstrahls durch Verringern der Rotationsgeschwindigkeit gezielt zugelassen, um die bereits vorstehend beschriebene Wirkung (d. h. Homogenisierung, Glättung) zu erzielen.Alternatively or in addition to changing the beam cross section, the rotational speed at which the semiconductor body is rotated during the etching process, z. B. be selected during the first etching step greater than the rotational speed z. B. during the second etching step (or vice versa). The higher rotational speed of the semiconductor body also causes a strong limitation of the spread of the etchant jet after impinging on the edge surface. In the second etching step, the etchant jet is allowed to spread more widely by reducing the rotational speed in order to achieve the effect already described above (i.e. homogenization, smoothing).

Alternativ oder zusätzlich zur Änderung des Strahlquerschnitts und/oder zur Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Halbleiterkörpers kann der Volumenstrom des Ätzmittelstrahls z. B. während des ersten Ätzschritts kleiner gewählt werden als der Volumenstrom z. B. während des zweiten Ätzschritts (oder umgekehrt). Durch Aufbringen der geringeren Menge des Ätzmittels im ersten Ätzschritt wird die Spreizung des Ätzmittelstrahls nach dem Auftreffen auf die Randfläche stark begrenzt. Im zweiten Ätzschritt kann durch die größere Ätzmittelmenge je Zeiteinheit eine größere Spreizung des Ätzmittelstrahls gezielt zugelassen werden, um die vorteilhafte Wirkung der Homogenisierung bzw. Glättung der Randkontur zu erzielen.As an alternative or in addition to changing the jet cross section and/or changing the rotational speed of the semiconductor body, the volume flow of the etchant jet z. B. be chosen smaller during the first etching step than the volume flow z. B. during the second etching step (or vice versa). By applying the smaller amount of etchant in the first etching step, the spread of the etchant jet after impinging on the edge surface is greatly limited. In the second etching step, due to the larger quantity of etchant per unit of time, a larger spread of the etchant jet can be allowed in a targeted manner in order to achieve the advantageous effect of homogenization or smoothing of the edge contour.

Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der maximale Strahlquerschnitt des auszubringenden Ätzmittelstrahls auf einen Durchmesser von höchstens etwa 50 %, bevorzugt zwischen etwa 10 % und etwa 30 %, eines Abstands der die Randfläche begrenzenden Ränder der jeweiligen Hauptflächen begrenzt wird. Der Abstand kann z. B. einer Dicke des Halbleiterkörpers entsprechen, wenn die Hauptflächen des Halbleiterkörpers beabstandet zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Diese Begrenzung des Strahlquerschnitts kann bei Kombination mit der Unterteilung des gesamten Ätzvorgangs in die hierin beschriebenen ersten und zweiten Ätzschritte besonders vorteilhaft für den ersten Ätzschritt gelten, bei dem der Strahlquerschnitt kleiner gewählt wird als im zweiten Ätzschritt. Zwar können mit einem im Strahlquerschnitt derart begrenzten Ätzmittelstrahl, mit dem der Verlauf der Randkontur zwar präzise ausgebildet werden kann, zunächst Ablaufspuren (d. h. Inhomogenitäten) an der Halbleiteroberfläche entstehen. Diese können jedoch im zweiten Ätzschritt mit einem größeren Strahlquerschnitt des Ätzmittelstrahls effektiv beseitigt werden, wie bereits an anderer Stelle beschrieben ist.Yet another advantageous embodiment of the invention provides that the maximum jet cross section of the jet of etchant to be discharged is limited to a diameter of at most approximately 50%, preferably between approximately 10% and approximately 30%, of a distance between the edges of the respective main surfaces that delimit the edge surface. The distance can e.g. B. correspond to a thickness of the semiconductor body when the main surfaces of the semiconductor body are arranged spaced apart from each other substantially parallel. When combined with the subdivision of the entire etching process into the first and second etching steps described herein, this limitation of the beam cross section can apply particularly advantageously to the first etching step, in which the beam cross section is selected to be smaller than in the second etching step. It is true that with an etchant jet that is limited in the jet cross section and with which the course of the edge contour can be formed precisely, traces of run-off (i.e. H. Inhomogeneities) arise on the semiconductor surface. However, these can be effectively eliminated in the second etching step with a larger jet cross section of the etchant jet, as has already been described elsewhere.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstands wird als die Randkontur mittels dem Ätzmittelstrahl wenigstens ein Teil der Randfläche lediglich geglättet, wobei ein ursprünglicher, vor dem Ätzen vorhandener Konturverlauf des geglätteten Teils der Randfläche, makroskopisch betrachtet, unverändert erhalten bleibt. Mit anderen Worten wird bei der reinen Glättung lediglich ein geringer Bereich der Randfläche chemisch abgetragen, um die Randoberfläche zu glätten. Zum Beispiel kann eine raue Randoberfläche (auch als "Damage" bezeichnet) durch ein Schneiden (z. B. Laserschneiden) des Halbleiterbauelements aus einem Vorprozess, d. h. vor dem eigentlichen Ätzvorgang, entstanden sein. Dieser "Damage" kann vorteilhaft mit dem hierin offenbarten Verfahren ebenfalls entfernt werden. Zum Entfernen des "Damage" bzw. der Oberflächenrauigkeit der Randoberfläche kann der Strahlquerschnitt vorzugsweise einen größeren Durchmesser aufweisen als beispielsweise beim Ätzen einer Randabschrägung. Der größere Strahlquerschnitt bewirkt eine homogenere Ätzwirkung als ein Strahlquerschnitt kleineren Durchmessers.According to an advantageous development of the subject of the invention, at least part of the edge surface is merely smoothed as the edge contour by means of the jet of etchant, with an original contour profile of the smoothed part of the edge surface, which existed before etching, macroscopically remaining unchanged. In other words, in the case of pure smoothing, only a small area of the edge surface is chemically removed in order to smooth the edge surface. For example, a rough edge surface (also referred to as "damage") can be removed by cutting (e.g., laser cutting) the semiconductor device from a pre-process, i. H. before the actual etching process. This "damage" can advantageously also be removed with the method disclosed herein. In order to remove the "damage" or the surface roughness of the edge surface, the beam cross section can preferably have a larger diameter than, for example, when etching an edge bevel. The larger beam cross-section causes a more homogeneous etching effect than a beam cross-section with a smaller diameter.

Sofern die gesamte Randfläche ausschließlich geglättet wird, ändert sich der Verlauf der Randkontur makroskopisch betrachtet durch das Ätzen im Wesentlichen nicht, da über die gesamte Randfläche lediglich der "Damage" gleichmäßig entfernt wird. Wird jedoch nur ein Teil der Randfläche geglättet und zusätzlich eine Randabschrägung, zum Beispiel die doppelt-positive Randabschrägung, in die Randfläche eingebracht, verändert sich der Verlauf der Randkontur im Bereich der eingebrachten Randabschrägung durch das Ätzen im Vergleich zum ursprünglichen Verlauf der Randkontur in diesem Bereich.If the entire edge area is exclusively smoothed, the course of the edge contour does not change, viewed macroscopically, as a result of the etching, since only the “damage” is uniformly removed over the entire edge area. However, if only part of the edge surface is smoothed and an edge bevel, for example the double-positive edge bevel, is also introduced into the edge surface, the course of the edge contour in the area of the introduced edge bevel changes as a result of the etching compared to the original course of the edge contour in this area .

Vorteilhafterweise ist eine Rotationsrichtung des Halbleiterkörpers an einem Auftreffort des Ätzmittelstrahls auf die Randfläche im Wesentlichen gleich wie eine Strahlrichtung des Ätzmittelstrahls. Mit anderen Worten stimmen am Auftreffort die Tangentialrichtungen der Rotationsbewegung und des Ätzmittelstrahls im Wesentlichen überein, wodurch die Spreizung des auf die Randfläche am Auftreffort auftreffenden Ätzmittelstrahls sehr genau in der hierin offenbarten Weise kontrolliert werden kann.Advantageously, a direction of rotation of the semiconductor body at a point where the etchant jet hits the edge surface is essentially the same as a jet direction of the etchant jet. In other words, at the point of impact, the tangential directions of the rotational movement and the jet of etchant essentially coincide, whereby the spreading of the on the edge surface at Impact site incident etchant jet can be controlled very precisely in the manner disclosed herein.

Zusätzlich oder alternativ kann dem Ätzmittel ein Additiv zur Herabsetzung seiner Oberflächenspannung hinzugefügt werden, wodurch die Benetzungseigenschaften des Ätzmittelstrahls beim Auftreffen auf die Randfläche gezielt beeinflusst werden können, z. B. die vom Ätzmittel während der Kontaktdauer, d. h. nach dem Auftreffen und vor dem anschließenden Abschleudern, benetzbare Flächengröße der Randfläche, das Spreizen des Ätzmittelstrahls nach dem Auftreffen auf die Randfläche und dergleichen.Additionally or alternatively, an additive can be added to the etchant to reduce its surface tension, as a result of which the wetting properties of the etchant jet can be specifically influenced when it hits the edge surface, e.g. B. the from the etchant during the contact period, i. H. after impingement and before subsequent ejection, wettable area size of the edge surface, spreading of the etchant jet after impinging on the edge surface, and the like.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Rotationsachse im Wesentlichen lotrecht im Raum ausgerichtet. Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, die Rotationsachse im Wesentlichen waagerecht im Raum auszurichten. In beiden Ausgestaltungen kann die Wirkung der Schwerkraft je nach Anordnung der zu ätzenden Randfläche zusätzlich zur Verstärkung der erfindungsgemäßen Eigenschaften und Wirkungen genutzt werden. Beispielsweise kann die Schwerkraft genutzt werden, das Ablaufen oder Abschleudern des auf die Randfläche aufgetragenen Ätzmittels und/oder die Verweildauer (d. h. Einwirkdauer) des Ätzmittels auf der Randfläche zusätzlich gezielt zu beeinflussen. Es kann aufgrund der Schwerkraftwirkung ebenfalls möglich sein, den Halbleiterkörper bei lotrechter Anordnung der Rotationsachse mit einer höheren Geschwindigkeit rotieren zu müssen als bei waagerechter Anordnung der Rotationsachse, um beispielsweise ein ausreichend schnelles Abschleudern des Ätzmittels nach dem Auftragen auf die Randfläche zu bewirken und hierdurch ein durch den Einfluss der Schwerkraft beeinflusstes, unerwünschtes Ablaufen des Ätzmittels auf der Randfläche zu verringern bzw. zu verhindern. Andererseits kann eine geringere Rotationsgeschwindigkeit vorteilhaft genutzt werden, Halbleiterkörper mit einem größeren Durchmesser zu rotieren, um die auf den Halbleiterkörper einwirkenden Fliehkräfte zu reduzieren.According to a preferred embodiment, the axis of rotation is aligned essentially vertically in space. An alternative embodiment provides for the axis of rotation to be aligned substantially horizontally in space. In both configurations, depending on the arrangement of the edge surface to be etched, the effect of gravity can additionally be used to enhance the properties and effects according to the invention. For example, gravity can be used to additionally influence the drainage or throwing off of the etchant applied to the edge surface and/or the dwell time (i.e. exposure time) of the etchant on the edge surface in a targeted manner. Due to the effect of gravity, it may also be possible to have to rotate the semiconductor body at a higher speed when the axis of rotation is arranged vertically than when the axis of rotation is arranged horizontally, in order, for example, to cause the etchant to be spun off sufficiently quickly after it has been applied to the edge surface, thereby causing a through to reduce or prevent the undesired run-off of the etchant on the edge surface influenced by gravity. On the other hand, a lower rotational speed can advantageously be used to rotate semiconductor bodies with a larger diameter in order to reduce the centrifugal forces acting on the semiconductor body.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements einen rotierbaren Träger zum Halten eines Halbleiterkörpers des Halbleiterbauelements, wenigstens eine steuerbare Düse zum Ausgeben eines Ätzmittelstrahls mit einem vorbestimmten Strahlquerschnitt und eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist ausgebildet, den Träger und/oder die wenigstens eine Düse mittels eines Verfahrens gemäß einer der offenbarten Ausgestaltungen zu steuern, das heißt, insbesondere den Ätzmittelstrahl derart tangential gerichtet zur Randfläche zu führen, dass der Ätzmittelstrahl lediglich mit einem Teil seines Strahlquerschnitts auf die Randfläche auftrifft.According to a further aspect of the invention, an apparatus for producing an edge structure of a semiconductor component has a rotatable carrier for holding a semiconductor body of the semiconductor component, at least one controllable nozzle for outputting an etchant jet with a predetermined beam cross-section and a control unit. The control unit is designed to control the carrier and/or the at least one nozzle by means of a method according to one of the disclosed configurations, i.e. in particular to guide the jet of etchant directed tangentially to the edge surface in such a way that the jet of etchant only has part of its cross-section on the edge surface strikes.

Es ist darauf hinzuweisen, dass bezüglich vorrichtungsbezogener Begriffsdefinitionen sowie der Wirkungen und Vorteile vorrichtungsgemäßer Merkmale vollumfänglich auf die Offenbarung sinngemäßer Definitionen, Wirkungen und Vorteile des hierin offenbarten erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens Bezug genommen werden kann. Das heißt, Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens können in sinngemäßer Weise ebenso zur Definition der erfindungsgemäßen Vorrichtung herangezogen werden und umgekehrt, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Insofern kann auf eine Wiederholung von Erläuterungen sinngemäß gleicher Merkmale, deren Wirkungen und Vorteile zugunsten einer kompakteren Beschreibung verzichtet werden, ohne dass derartige Auslassungen als Einschränkung auszulegen wären.It should be pointed out that with regard to device-related definitions of terms and the effects and advantages of device-specific features, reference can be made in full to the disclosure of analogous definitions, effects and advantages of the manufacturing method disclosed herein. This means that disclosures herein regarding the production method according to the invention can also be used in a corresponding manner to define the device according to the invention and vice versa, unless this is expressly excluded. In this respect, a repetition of explanations of the same features, their effects and advantages can be dispensed with in favor of a more compact description, without such omissions having to be interpreted as a restriction.

Die Düse kann derart ausgebildet sein, ihre Lage und/oder Winkelausrichtung im Raum steuerbar zu verändern. Die Düse kann alternativ oder zusätzlich ausgebildet sein, Eigenschaften des Ätzmittelstrahls steuerbar zu verändern, z. B. den Strahlquerschnitt, einen Volumenstrom, Druck und/oder Temperatur des Ätzmittels.The nozzle can be designed in such a way that its position and/or angular orientation in space can be changed in a controllable manner. Alternatively or additionally, the nozzle may be configured to controllably change properties of the etchant jet, e.g. B. the jet cross section, a volume flow, pressure and / or temperature of the etchant.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass umfänglich um den Träger mehrere Düsen verteilt, insbesondere äquidistant verteilt, angeordnet sind. Beispielsweise können bevorzugt zwei bis vier Düsen umfänglich um den Träger verteilt angeordnet sein. Besonders bevorzugt können drei Düsen äquidistant um den Träger verteilt angeordnet sein. Das Vorsehen mehrerer Düsen vergrößert die pro Zeiteinheit auf die Randfläche erzielbare Ätzwirkung, das heißt den Materialabtrag, wodurch die Zeit zum vollständigen Ausbilden der gewünschten Randkontur je Halbleiterbauelement nochmals deutlich verringert wird.An advantageous embodiment of the invention provides that a plurality of nozzles are distributed circumferentially around the carrier, in particular distributed equidistantly. For example, preferably two to four nozzles can be distributed circumferentially around the carrier. Particularly preferably, three nozzles can be distributed equidistantly around the carrier. The provision of a plurality of nozzles increases the etching effect that can be achieved per unit of time on the edge area, ie the removal of material, as a result of which the time for completely forming the desired edge contour for each semiconductor component is again significantly reduced.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:

Fig. 1
eine Seitenansicht einer Hälfte eines beispielhaften Halbleiterkörpers eines Halbleiterbauelements vor dem Ätzen einer Randstruktur,
Fig. 2
einen Zwischenschritt in einer Seitenansicht des Halbleiterkörpers 1 aus Fig. 1 nach einer teilweisen Ausführung eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer Randstruktur gemäß der Erfindung,
Fig. 3
eine Seitenansicht des Halbleiterkörpers aus Fig. 2 mit der nach dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Fig. 2 vollständig gefertigten Randstruktur,
Fig. 4
eine Seitenansicht eines beispielhaften Halbleiterkörpers eines Halbleiterbauelements mit einer nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig gefertigten alternativen Randstruktur,
Fig. 5
eine Seitenansicht (A) eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung einer Randstruktur gemäß der Erfindung und eine Draufsicht (B) auf die Vorrichtung aus Ansicht (A) und
Fig. 6
eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung einer Randstruktur gemäß der Erfindung.
Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are not to be understood as limiting, which are explained in more detail below with reference to the drawing. In this drawing show schematically:
1
a side view of one half of an exemplary semiconductor body of a semiconductor device before etching an edge structure,
2
an intermediate step in a side view of the semiconductor body 1 1 after a partial embodiment of an exemplary method for manufacturing an edge structure according to the invention,
3
a side view of the semiconductor body 2 with the according to the embodiment of the method according to the invention 2 fully manufactured edge structure,
4
a side view of an exemplary semiconductor body of a semiconductor component with an alternative edge structure completely manufactured according to an exemplary embodiment of the method according to the invention,
figure 5
a side view (A) of an embodiment of a device for producing an edge structure according to the invention and a plan view (B) of the device from view (A) and
6
a plan view of a further embodiment of an apparatus for producing an edge structure according to the invention.

In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, parts that are equivalent in terms of their function are always provided with the same reference symbols, so that they are usually only described once.

Fig. 1 stellt eine Seitenansicht einer Hälfte eines beispielhaften Halbleiterkörpers 1 eines Halbleiterbauelements vor dem Ätzen einer Randstruktur dar. Das Halbleiterbauelement kann zum Beispiel ein symmetrisch sperrendes, insbesondere bipolares Bauelement (d. h. beispielsweise wenigstens zwei pn-Übergänge aufweisend) sein, z. B. ein Thyristor, oder ein asymmetrisch sperrendes, insbesondere bipolares Bauelement mit lediglich einem pn-Übergang, wie eine Diode und dergleichen, und für Sperrspannungen von beispielsweise etwa 3,6 kV und mehr ausgelegt sein. Die Erfindung ist jedoch nicht zwingend auf Halbleiterbauelemente mit den vorgenannten Merkmalen beschränkt. 1 1 shows a side view of one half of an exemplary semiconductor body 1 of a semiconductor device before etching an edge structure. The semiconductor device can, for example, be a symmetrically blocking, in particular a bipolar component (ie having at least two pn junctions, for example), e.g. B. a thyristor, or an asymmetrically blocking, in particular bipolar component with only one pn junction, such as a diode and the like, and designed for blocking voltages of, for example, about 3.6 kV and more. However, the invention is not necessarily limited to semiconductor components with the aforementioned features.

Vorliegend ist der dargestellte Halbleiterkörper 1 im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Aufgrund seiner im Wesentlichen rotationssymmetrischen Gestalt ist der Halbleiterkörper 1 in Fig. 1 lediglich auf einer Seite seiner Mittelachse 2 bzw. Symmetrieachse dargestellt. Die Mittelachse 2 ist gleichzeitig eine Rotationsachse, um die der Halbleiterkörper 1 rotiert werden kann, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben werden wird.In the present case, the illustrated semiconductor body 1 is essentially cylindrical. Due to its essentially rotationally symmetrical shape, the semiconductor body 1 in 1 shown only on one side of its central axis 2 or axis of symmetry. The central axis 2 is at the same time an axis of rotation about which the semiconductor body 1 can be rotated, as will be described in more detail below.

Der in Fig. 1 gezeigte, beispielhaft zylinderförmige Halbleiterkörper 1 weist eine erste scheibenförmige Hauptfläche 3 und eine zweite scheibenförmige Hauptfläche 4 auf. Die erste Hauptfläche 3 kann beispielsweise eine lediglich schematisch angedeutete Kathodenstruktur 8 des Halbleiterbauelements (z. B. Diode, Thyristor etc.) ausbilden, die zweite Hauptfläche 4 beispielsweise eine ebenfalls nur schematisch angedeutete Anodenstruktur 9 des Halbleiterbauelements. Hierzu können die Halbleiterbereiche 8 und 9 jeweils in an sich wohl bekannter Weise mit Dotierstoffen versehen sein, um gewünschte Leitungseigenschaften (z. B. p-/n-Leitung) und/oder Halbleiterübergänge zwischen unterschiedlichen Leitungstypen (z. B. pn-/pnp-Übergang etc.) bereitzustellen.the inside 1 The exemplary cylindrical semiconductor body 1 shown has a first disk-shaped main surface 3 and a second disk-shaped main surface 4 . The first main surface 3 can form, for example, a cathode structure 8 of the semiconductor component (e.g. diode, thyristor, etc.) that is only indicated schematically, the second main surface 4, for example, an anode structure 9 of the semiconductor component that is also only indicated schematically. For this purpose, the semiconductor regions 8 and 9 can each be provided with dopants in a manner well known per se in order to achieve desired conduction properties (e.g. p/n conduction) and/or semiconductor transitions between different conduction types (e.g. pn/pnp -Transition etc.) to provide.

In Fig. 1 sind die beiden Hauptflächen 3 und 4 erkennbar beabstandet zueinander angeordnet, vorliegend verlaufen sie zudem parallel, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein. Die erste Hauptfläche 3 weist einen radial außenliegenden und diese begrenzenden Rand 5 auf, die zweite Hauptfläche 4 einen radial außenliegenden und diese begrenzenden Rand 6. Zwischen den Rändern 5 und 6 der beiden Hauptflächen 3 bzw. 4 erstreckt sich eine Randfläche 7 des Halbleiterkörpers 1.In 1 if the two main surfaces 3 and 4 are arranged at a distance from one another, in the present case they also run parallel, but without being necessarily limited to this. The first main surface 3 has a radially outer edge 5 that delimits it, and the second main surface 4 has a radially outer edge 6 that delimits it. An edge surface 7 of the semiconductor body 1 extends between the edges 5 and 6 of the two main surfaces 3 and 4.

Der Abstand der beiden Hauptflächen 3 und 4 zueinander entspricht vorliegend einer Dicke D des Halbleiterkörpers 1. Der Abstand der Randfläche 7 zur Mittelachse 2 entspricht im Wesentlichen einem Radius R des Halbleiterkörpers 1.The distance between the two main surfaces 3 and 4 in the present case corresponds to a thickness D of the semiconductor body 1. The distance between the edge surface 7 and the central axis 2 essentially corresponds to a radius R of the semiconductor body 1.

Im Halbleiterkörper 1 der gezeigten Ausführungsvariante sind beispielhaft zwei pn-Übergänge 17 und 18 zu erkennen, wie sie in dieser oder ähnlicher Weise bei einem symmetrisch sperrenden Bauelement wie z. B. einem Thyristor vorgesehen sein können. Die Erfindung ist nicht zwingend auf das Vorhandensein von zwei pn-Übergängen beschränkt. Es können weniger oder mehr als zwei pn-Übergänge im Halbleiterkörper 1 vorgesehen sein. Es sei darauf hingewiesen, dass der Abstand der pn-Übergänge 17 und 18 zu den jeweiligen Hauptflächen 3 bzw. 4 nicht maßstabsgetreu dargestellt ist.In the semiconductor body 1 of the embodiment variant shown, two pn junctions 17 and 18 can be seen as an example, as they are in this or a similar way in a symmetrically blocking component such. B. can be provided a thyristor. The invention is not necessarily limited to the presence of two pn transitions. Fewer or more than two pn junctions can be provided in the semiconductor body 1 . It should be pointed out that the distance between the pn junctions 17 and 18 and the respective main surfaces 3 and 4 is not shown to scale.

In Fig. 1 ist eine Oberflächenrauigkeit der Randfläche 7 durch die gezackte Strichlinierung angedeutet, allerdings nicht maßstäblich. Die raue Randoberfläche, die auch als "Damage" bezeichnet wird, kann beispielsweise durch Schneiden des Halbleiterkörpers 1 aus einem Vorprozess entstanden sein, d. h. vor dem nachstehend beschriebenen eigentlichen Ätzvorgang zur Ausbildung einer Randkontur. Die Rauigkeit der Randfläche 7 weist im Wesentlichen eine Ausdehnung in einer radialen Richtung des Halbleiterkörpers 1 auf, die mit dem Bezugszeichen 10 in Fig. 1 angegeben ist.In 1 a surface roughness of the edge surface 7 is indicated by the jagged dashed lines, but not to scale. The rough edge surface, which is also referred to as "damage", can have arisen, for example, by cutting the semiconductor body 1 from a preliminary process, ie before the actual etching process described below for forming an edge contour. The roughness of the edge surface 7 essentially extends in a radial direction of the semiconductor body 1, which is denoted by the reference numeral 10 in 1 is specified.

In Fig. 1 ist weiterhin ein Ätzmittelstrahl 11 zu erkennen, dessen Strahlrichtung in die Zeichenebene weist. Der Ätzmittelstrahl 11 ist damit tangential zur Randfläche 7 ausgerichtet. Der Ätzmittelstrahl 11 weist einen (vorliegend im Wesentlichen kreisförmigen) Strahlquerschnitt 12 mit einem Durchmesser d1 auf. Einem den Ätzmittelstrahl 11 bildenden chemischen Ätzmittel kann ein Additiv zur Herabsetzung seiner Oberflächenspannung hinzugefügt sein, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein.In 1 an etchant jet 11 can also be seen, the jet direction of which points into the plane of the drawing. The etchant jet 11 is thus aligned tangentially to the edge surface 7 . The etchant jet 11 has a jet cross-section 12 (essentially circular in the present case) with a diameter d1 . An additive to reduce its surface tension can be added to a chemical etchant forming the etchant jet 11, but is not necessarily limited to this.

Um eine vorbestimmte Randkontur, d. h. einen vorbestimmten Verlauf der Randfläche 7, durch einen Materialabtrag an der Randfläche 7 zu ätzen, wird das chemische Ätzmittel gezielt auf die Randfläche 7 mittels des Ätzmittelstrahls 11 aufgetragen, wobei der Halbleiterkörper 1 gleichzeitig um die Rotationsachse 2 rotiert wird. Im vorliegenden Fall stimmen die Rotationsrichtung des Halbleiterkörpers 1 sowie die Strahlrichtung des Ätzmittelstrahls 11 am Auftreffort des Ätzmittelstrahls 11 auf die Randfläche 7 im Wesentlichen überein.In order to etch a predetermined edge contour, ie a predetermined course of the edge surface 7, by removing material from the edge surface 7, the chemical etchant is applied in a targeted manner to the edge surface 7 by means of the etchant jet 11, with the semiconductor body 1 being rotated about the axis of rotation 2 at the same time. In the present case, the direction of rotation of the Semiconductor body 1 and the jet direction of the etchant jet 11 at the impact point of the etchant jet 11 on the edge surface 7 essentially match.

Weiter ist in Fig. 1 dargestellt, dass der Ätzmittelstrahl 11 während des Ätzvorgangs zur Ausbildung der Randkontur derart tangential gerichtet zur Randfläche 7 geführt wird, dass der Ätzmittelstrahl 11 lediglich mit einem Teil seines Strahlquerschnitts 12 auf die Randfläche 7 auftrifft. Die tangentiale Ausrichtung des Ätzmittelstrahls 11 zur Randfläche 7 gemäß der Erfindung ermöglicht, dass eine Spreizung des Ätzmittelstrahls 11 nach dem Auftreffen auf die Randfläche 7, die durch ein Wegspritzen des Ätzmittels von der Randfläche 7 verursacht wird, sehr genau kontrolliert werden kann. Dadurch kann die Ätzwirkung des Ätzmittels auf der Randfläche 7 lokal sehr genau begrenzt werden. Zudem wird auf diese Weise verhindert, dass das auf die Randfläche 7 auftreffende Ätzmittel unbeabsichtigt und unkontrolliert die Hauptflächen 3, 4 des Halbleiterkörpers 1 erreicht und diese hierdurch beschädigt.Next is in 1 shown that the etchant jet 11 is guided tangentially to the edge surface 7 during the etching process to form the edge contour in such a way that the etchant jet 11 impinges on the edge surface 7 with only part of its jet cross section 12 . The tangential alignment of the etchant jet 11 to the edge surface 7 according to the invention enables a spreading of the etchant jet 11 after impinging on the edge surface 7, which is caused by the etchant spraying away from the edge surface 7, can be controlled very precisely. As a result, the etching effect of the etchant on the edge surface 7 can be very precisely limited locally. In addition, this prevents the etching agent impinging on the edge surface 7 from accidentally and uncontrolled reaching the main surfaces 3, 4 of the semiconductor body 1 and damaging them as a result.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel kann mittels der tangentialen Führung des Ätzmittelstrahls 11 beispielsweise die raue Oberfläche der gesamten Randfläche 7 oder lediglich eines Teils der Randfläche 7∗ (wie beispielhaft in Fig. 2 und 3 dargestellt) geglättet werden, wobei der Konturverlauf der Randfläche 7 nach dem Glätten im Wesentlichen (d. h. makroskopisch betrachtet) dem Konturverlauf der Randfläche 7 vor dem Glätten entspricht, d. h. sowohl die ursprüngliche, raue als auch die geglättete Randkontur verläuft im vorliegenden Fall im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 2.At the in 1 In the example shown, by means of the tangential guidance of the jet of etchant 11, for example, the rough surface of the entire edge surface 7 or only a part of the edge surface 7 ∗ (as exemplified in 2 and 3 shown) are smoothed, with the contour of the edge surface 7 after smoothing essentially (i.e. viewed macroscopically) corresponding to the contour of the edge surface 7 before smoothing, i.e. both the original, rough and the smoothed edge contour run in the present case essentially parallel to the central axis 2.

Um mit dem Ätzmittelstrahl 11, dessen Durchmesser d1 kleiner ist als die Dicke D des Halbleiterkörpers 1 - bevorzugt maximal 50 % der Dicke D des Halbleiterkörpers 1 oder noch bevorzugter maximal 10 % bis 30 % der Dicke D - die gesamte Randfläche 7 zu glätten, kann der Ätzmittelstrahl 11 im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel in einer axialen Verlagerungsrichtung a des Halbleiterkörpers 1 verlagert werden. Zum Beispiel kann hierzu eine in Fig. 1 nicht dargestellte Düse zum Ausgeben des Ätzmittelstrahls 11 translatorisch und/oder rotatorisch im Raum verlagert werden, um den Auftreffort des Ätzmittelstrahls 11 auf den Randbereich 7 in axialer Richtung des Halbleiterkörpers 1 (d. h. im Wesentlichen parallel zur Mittel- bzw. Rotationsachse 2) zu verändern.In order to smooth the entire edge surface 7 with the etchant jet 11, the diameter d1 of which is smaller than the thickness D of the semiconductor body 1—preferably a maximum of 50% of the thickness D of the semiconductor body 1 or even more preferably a maximum of 10% to 30% of the thickness D the etchant jet 11 can be displaced in an axial displacement direction a of the semiconductor body 1 in the exemplary embodiment illustrated here. For example, an in 1 The nozzle, not shown, for emitting the jet of etchant 11 can be displaced translationally and/or rotationally in space in order to change the point of impact of the etchant jet 11 on the edge region 7 in the axial direction of the semiconductor body 1 (ie essentially parallel to the central axis or axis of rotation 2).

Um einen Materialabtrag an der Randfläche 7 im gesamten Halbleiterbereich 10 des Halbleiterkörpers 1 zu erzielen, kann der Ätzmittelstrahl 11 ebenfalls in einer radialen Verlagerungsrichtung r im Raum verlagert werden. Auch hierzu kann die in Fig. 1 nicht dargestellte Düse zum Ausgeben des Ätzmittelstrahls 11 translatorisch und/oder rotatorisch im Raum verlagert werden. Die Nachführgeschwindigkeit des Ätzmittelstrahls 11 in radiale Richtung r wird hierbei vorzugsweise so gewählt, dass er der durch die Ätzwirkung entstehenden Kontur der Randfläche 7 stets unter Beibehaltung seiner hierin beschriebenen tangentialen Ausrichtung zur Randfläche 7 folgt.In order to remove material from the edge surface 7 in the entire semiconductor region 10 of the semiconductor body 1, the etchant jet 11 can also be spatially displaced in a radial displacement direction r. The in 1 nozzle, not shown, for discharging the jet of etchant 11 can be displaced translationally and/or rotationally in space. The tracking speed of the jet of etchant 11 in the radial direction r is preferably chosen so that it always follows the contour of the edge surface 7 created by the etching effect while maintaining its tangential orientation to the edge surface 7 as described herein.

Im vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rotationsachse 2 lotrecht im Raum ausgerichtet, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein. Zum Beispiel kann die Rotationsachse 2 auch um 90 ° zur Richtung der in Fig. 1 gezeigten Rotationsachse 2 gedreht sein, das heißt waagerecht im Raum ausgerichtet sein.In the exemplary embodiment shown here, the axis of rotation 2 is aligned vertically in space, but without being necessarily limited to this. For example, the axis of rotation 2 can also be rotated 90° to the direction of the in 1 shown axis of rotation 2 rotated, that is, be aligned horizontally in space.

Fig. 2 stellt in einer Seitenansicht des Halbleiterkörpers 1 aus Fig. 1 einen Zwischenschritt nach einer teilweisen Ausführung eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer Randstruktur gemäß der Erfindung dar. Es ist zu erkennen, dass ein Teil 7∗ der Randfläche 7 wie vorstehend zur Fig. 1 erläutert zuerst geglättet wurde. Des Weiteren wurde mithilfe des Ätzmittelstrahls 11 ein Teil einer Randabschrägung 13 geätzt, deren Verlauf von dem ursprünglichen, vor dem Ätzen vorhandenen Konturverlauf der Randfläche 7, makroskopisch betrachtet, verschieden ist. Die in Fig. 2 gezeigte Randabschrägung 13 ist beispielhaft eine doppelt-positive Randabschrägung. Sie ist gegenüber den Hauptflächen 3 und 4 in radialer Richtung zurückversetzt und somit ins Innere des Halbleiterkörpers 1 gerichtet in Form einer Rille, Nut, Hohlkehle o. ä. ausgebildet. In dem in Fig. 2 dargestellten Zwischenschritt wurde ein erster Abschnitt der Randabschrägung 13 mit dem Ätzmittelstrahl 11 und einem Strahldurchmesser d2 geätzt. Hierzu wurde der Ätzmittelstrahl 11 sowohl in axialer Bewegungsrichtung a als auch in radialer Bewegungsrichtung r jeweils bezogen auf den Halbleiterkörper 1 verlagert, wie dies bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde. Im vorliegend dargestellten Beispiel wurde der Strahldurchmesser d2 größer gewählt als der allein für das Glätten verwendete Strahldurchmesser d1 in Fig. 1. Der größere Strahldurchmesser d2 erlaubt beim Ausbilden der sich zu den Rändern 5 und 6 der jeweiligen Hauptflächen 3 bzw. 4 hin öffnenden doppelt-positiven Randabschrägung 13 einen schnellen Materialabtrag, wobei gleichzeitig eine homogene Ätzwirkung auf einen verhältnismäßig breiten Bereich der Randfläche 7 erzielbar ist. Der Strahldurchmesser d2 kann beispielsweise über einen entsprechend steuerbaren Durchmesser einer Düsenöffnung (nicht dargestellt) oder durch Wahl einer separaten Düse (ebenfalls nicht dargestellt) mit einem entsprechenden Düsendurchmesser festgelegt werden. Der Volumenstrom des Ätzmittelstrahls 11 kann hierbei ebenfalls entsprechend angepasst werden. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist die Randabschrägung 13 in dem Zwischenzustand eine maximale Höhe 14 auf und eine temporäre Tiefe 15, die von den Rändern 5, 6 der jeweiligen Randflächen 3 bzw. 4 aus bestimmt ist. 2 1 shows a side view of the semiconductor body 1 1 represents an intermediate step after a partial execution of an exemplary method for producing an edge structure according to the invention. It can be seen that a part 7 ∗ of the edge surface 7 as above for 1 explained first was smoothed. Furthermore, part of an edge bevel 13 was etched with the aid of the etchant jet 11, the course of which differs from the original contour course of the edge surface 7, which was present before the etching, when viewed macroscopically. In the 2 Bevel 13 shown is an example of a double-positive bevel. It is set back in the radial direction relative to the main surfaces 3 and 4 and is thus directed towards the interior of the semiconductor body 1 in the form of a channel, slot, channel or the like. in the in 2 In the intermediate step shown, a first section of the edge bevel 13 was etched with the etchant jet 11 and a jet diameter d2. For this purpose, the etchant jet 11 was displaced both in the axial direction of movement a and in the radial direction of movement r, in each case with respect to the semiconductor body 1, as was already the case in connection with FIG 1 was explained. In the example shown here, the beam diameter d2 was selected to be larger than the beam diameter d1 in used solely for smoothing 1 . the bigger one Beam diameter d2 allows rapid material removal when forming the double-positive edge bevel 13, which opens towards the edges 5 and 6 of the respective main surfaces 3 and 4, while at the same time a homogeneous etching effect can be achieved on a relatively wide area of the edge surface 7. The jet diameter d2 can be set, for example, via a correspondingly controllable diameter of a nozzle opening (not shown) or by selecting a separate nozzle (also not shown) with a corresponding nozzle diameter. The volume flow of the etchant jet 11 can also be adjusted accordingly. As in 2 1, the edge bevel 13 in the intermediate state has a maximum height 14 and a temporary depth 15, which is determined from the edges 5, 6 of the respective edge surfaces 3, 4.

Es sei erwähnt, dass der Teil 7∗ der Randfläche 7 nicht zwingend vorgesehen sein muss. Es ist im Extremfall auch möglich, die maximale Höhe 14 der Randabschrägung 13 gleich der Dicke D des Halbleiterkörpers 1 zu wählen, so dass der Teil 7∗ der Randfläche 7 nicht vorhanden ist.It should be mentioned that the part 7 * of the edge surface 7 does not necessarily have to be provided. In extreme cases, it is also possible to select the maximum height 14 of the beveled edge 13 to be equal to the thickness D of the semiconductor body 1, so that part 7 * of the edge surface 7 is not present.

In Fig. 2 ist zu erkennen, dass vorliegend beide pn-Übergänge 17, 18 jeweils die gekrümmte Randkontur der Randabschrägung 13 schneiden, weswegen die Randabschrägung 13 als doppelt-positive Randabschrägung zu bezeichnen ist und die hierin erläuterten Vorteile aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht zwingend auf die doppelt-positive Randabschrägung 13 beschränkt. Es lassen sich mit der Erfindung grundsätzlich auch andere Randabschrägungen herstellen, wie sie beispielsweise für asymmetrisch sperrende Bauelemente wie beispielsweise Diode verwendet werden können, die möglicherweise nur einen pn-Übergang 17 bzw. 18 aufweisen (vgl. Fig. 4).In 2 It can be seen that in the present case both pn junctions 17, 18 each intersect the curved edge contour of the edge bevel 13, which is why the edge bevel 13 is to be referred to as a double-positive edge bevel and has the advantages explained herein. However, the invention is not necessarily limited to the double-positive edge bevel 13 . In principle, other edge bevels can also be produced with the invention, as can be used, for example, for asymmetrically blocking components such as diodes, for example, which may only have a pn junction 17 or 18 (cf. 4 ).

Fig. 3 stellt eine Seitenansicht des Halbleiterkörpers 1 aus Fig. 2 mit der nach dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Fig. 2 vollständig gefertigten Randstruktur dar. Es ist zu erkennen, dass die Randabschrägung 13 eine endgültige Tiefe 16 erreicht hat, die größer ist als die temporäre Tiefe 15 in Fig. 2. Für einen besseren Vergleich zeigt Fig. 3 als gestrichelte Linie zusätzlich den Verlauf der Randabschrägung 13' aus Fig. 2. Die maximale Breite 14 im endgültig ausgebildeten Zustand der Randabschrägung 13 kann gegenüber dem Zwischenzustand aus Fig. 2 im Wesentlichen unverändert sein. Auch wenn dies eine bevorzugte Variante darstellt, ist die Erfindung nicht zwingend hierauf beschränkt, d. h. die Breite 14 kann sich zwischen dem in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Zustand unterscheiden, insbesondere in Fig. 3 größer sein als in Fig. 2. 3 Figure 1 shows a side view of the semiconductor body 1 2 with the according to the embodiment of the method according to the invention 2 fully manufactured edge structure. It can be seen that the edge bevel 13 has reached a final depth 16 which is greater than the temporary depth 15 in 2 . For a better comparison shows 3 as a dashed line, the course of the edge bevel 13 ' 2 . The maximum width 14 in the final formed state of the chamfer 13 can be compared to that intermediate state off 2 be essentially unchanged. Even if this represents a preferred variant, the invention is not necessarily limited to this, i.e. the width 14 can vary between the in 2 and 3 shown state differ, especially in 3 be larger than in 2 .

Zur Erzielung der größeren Tiefe 16 in Verbindung mit einem Konturverlauf der Randabschrägung 13, der einen kleinsten Radius am tiefsten, d. h. radial innersten, Punkt aufweist, wurde ausgehend von dem Zustand in Fig. 2 ein Strahldurchmesser d3 des Ätzmittelstrahls 11 gewählt, der kleiner ist als der Strahldurchmesser d2 in Fig. 2. Mit diesem lässt sich auch ein gewünschter (optimaler) Schrägungswinkel α am Übergang des Teils 7∗ der Randfläche 7 zum Beginn der Randabschrägung 13 präzise einstellen. Der Winkel α wird bevorzugt zwischen etwa 35 ° und 45 ° gewählt. Ist die maximale Breite 14 der Randabschrägung 13 im Wesentlichen gleich der Dicke D des Halbleiterkörpers 1, bezieht sich der Winkel α auf den Übergang vom Rand 5 oder 6 zur Randabschrägung 13.To achieve the greater depth 16 in conjunction with a contour of the bevel 13, which has a smallest radius at the deepest, ie radially innermost point, starting from the state in 2 a jet diameter d3 of the etchant jet 11 is selected which is smaller than the jet diameter d2 in 2 . With this, a desired (optimal) bevel angle α at the transition of the part 7 ∗ of the edge surface 7 to the start of the edge bevel 13 can be set precisely. The angle α is preferably chosen between about 35° and 45°. If the maximum width 14 of the edge bevel 13 is essentially equal to the thickness D of the semiconductor body 1, the angle α refers to the transition from the edge 5 or 6 to the edge bevel 13.

Wie vorstehend anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert wurde, kann das Verfahren zur Herstellung der Randstruktur in mehrere einzelne Ätzschritte, insbesondere wenigstens zwei, unterteilt werden, die sich dadurch voneinander unterscheiden, dass zwischen den einzelnen Ätzschritten wenigstens ein Verfahrensparameter verändert wird, der in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel den Strahlquerschnitt bzw. Strahldurchmesser d1, d2, d3 des Ätzmittelstrahls 11 betraf. Es ist jedoch zu verstehen, dass auch andere Verfahrensparameter wie beispielsweise der Volumenstrom des Ätzmittelstrahls 11 und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des Halbleiterkörpers 1 zusätzlich oder alternativ zum Strahlquerschnitt verändert werden können, wie dies bereits im allgemeinen Teil dieser Beschreibung erläutert wurde.As above based on the Figures 1 to 3 was explained, the method for producing the edge structure can be divided into several individual etching steps, in particular at least two, which differ from one another in that at least one method parameter is changed between the individual etching steps, which in the above exemplary embodiment is the beam cross section or beam diameter d1 , d2, d3 of the etchant jet 11 was concerned. However, it should be understood that other process parameters such as the volume flow of the etchant jet 11 and/or the rotational speed of the semiconductor body 1 can also be changed in addition or as an alternative to the jet cross section, as has already been explained in the general part of this description.

Abweichend von der vorstehenden Beschreibung des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann ferner der Durchmesser des Strahlquerschnitts 12 des Ätzmittelstrahls 11 während eines ersten Ätzschritts kleiner gewählt werden als der Durchmesser des Strahlquerschnitts 12 während eines zweiten Ätzschritts.Deviating from the above description of the Figures 1 to 3 In the exemplary embodiment shown, the diameter of the beam cross section 12 of the etchant jet 11 during a first etching step can also be selected to be smaller than the diameter of the beam cross section 12 during a second etching step.

Alternativ oder zusätzlich kann die Rotationsgeschwindigkeit des Halbleiterkörpers 1 während eines ersten Ätzschritts größer gewählt werden als die Rotationsgeschwindigkeit während eines zweiten Ätzschritts.Alternatively or additionally, the rotational speed of the semiconductor body 1 during a first etching step can be selected to be greater than the rotational speed during a second etching step.

Alternativ oder zusätzlich kann der Volumenstrom des Ätzmittelstrahls 11 während eines ersten Ätzschritts kleiner gewählt werden als der Volumenstrom während eines zweiten Ätzschritts.Alternatively or additionally, the volume flow of the jet of etchant 11 during a first etching step can be selected to be smaller than the volume flow during a second etching step.

Diese und weitere Kombinationen von Ätzschritten mit unterschiedlichen Verfahrensparametern und einer unterschiedlichen Ausführungsreihenfolge sind denkbar und von der vorliegenden Offenbarung gleichfalls umfasst.These and other combinations of etching steps with different process parameters and a different order of execution are conceivable and are also covered by the present disclosure.

Fig. 4 stellt eine Seitenansicht eines beispielhaften Halbleiterkörpers 19 eines Halbleiterbauelements mit einer nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig gefertigten alternativen Randstruktur 13. Fig. 4 ist zu entnehmen, dass die geätzte Randabschrägung 13 in diesem Fall eine asymmetrische Randabschrägung ist und ohne zwingende Beschränkung hierauf insbesondere eine Randabschrägung mit positivem Winkel. Es ist zu verstehen, dass der in Fig. 4 dargestellte Endzustand der geätzten Randabschrägung 13 mittels des hierin offenbarten erfindungsgemäßen Ätzverfahrens aus einem Halbleiterkörper 1, wie er beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, erzeugt werden kann. 4 shows a side view of an exemplary semiconductor body 19 of a semiconductor component with an alternative edge structure 13 completely manufactured according to an embodiment of the method according to the invention. 4 it will be appreciated that the etched chamfer 13 is in this case an asymmetric chamfer and in particular, but not necessarily limited to, a positive chamfer. It is to be understood that the in 4 Illustrated final state of the etched edge bevel 13 by means of the etching method according to the invention disclosed herein from a semiconductor body 1, as is the case, for example, in 1 is shown can be generated.

Die in Fig. 4 dargestellte asymmetrische Randabschrägung 13 kann vorteilhafter Weise bei Halbleiterbauelementen verwendet werden, die nur einen pn-Übergang, zum Beispiel einen einzigen pn-Übergang 17 (vorliegend der zweiten Hauptfläche 4 zugeordnet) aufweisen, beispielsweise eine Diode (d. h. asymmetrisch sperrendes Bauelement). Bei einem symmetrisch sperrenden Bauelement mit wenigstens zwei pn-Übergängen wie beispielsweise ein Thyristor wird bevorzugt die in Fig. 3 dargestellte symmetrische Randabschrägung 13 im Halbleiterkörper 1 vorgesehen.In the 4 The asymmetrical edge bevel 13 shown can advantageously be used in semiconductor components which have only one pn junction, for example a single pn junction 17 (here assigned to the second main area 4), for example a diode (ie asymmetrically blocking component). In the case of a symmetrically blocking component with at least two pn junctions, such as a thyristor, the in 3 symmetrical edge bevel 13 shown in the semiconductor body 1 is provided.

Fig. 5 stellt eine Seitenansicht A eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 20 zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung dar sowie eine Draufsicht B auf die Vorrichtung 20 aus Ansicht A. Es ist zu erkennen, dass die beispielhafte Vorrichtung 20 einen rotierbaren Träger 21 zum Halten eines Halbleiterkörpers, z. B. Halbleiterkörper 1, des Halbleiterbauelements, wenigstens eine steuerbare Düse 22 zum Ausgeben eines Ätzmittelstrahls, z. B. Ätzmittelstrahl 11, mit einem vorbestimmten Strahldurchmesser 12, wie beispielsweise in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, sowie eine Steuereinheit 23 aufweist. Die Steuereinheit 23, die beispielsweise eine elektronische Rechen- und Speichereinheit aufweist, ist ausgebildet, den Träger 21 und/oder die wenigstens eine Düse 22 zur Ausführung eines hierin offenbarten erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern. Insbesondere kann die Düse 22 hierzu ausgebildet sein, ihre Lage und/oder Winkelausrichtung im Raum steuerbar zu verändern und/oder Eigenschaften des Ätzmittelstrahls 11 wie Strahlquerschnitt, Volumenstrom, Druck und/oder Temperatur des ausgegebenen Ätzmittels steuerbar zu verändern. figure 5 12 shows a side view A of an embodiment of an apparatus 20 for manufacturing an edge structure of a semiconductor device according to the invention and a top view B of the apparatus 20 from view A. It is FIG to recognize that the exemplary device 20 includes a rotatable carrier 21 for holding a semiconductor body, e.g. B. semiconductor body 1, the semiconductor device, at least one controllable nozzle 22 for emitting an etchant jet, z. B. etchant jet 11, with a predetermined beam diameter 12, such as in the Figures 1 to 3 shown, and a control unit 23 has. The control unit 23, which has an electronic computing and storage unit, for example, is designed to control the carrier 21 and/or the at least one nozzle 22 for carrying out a method according to the invention disclosed herein. In particular, the nozzle 22 can be designed to controllably change its position and/or angular orientation in space and/or controllably change properties of the etchant jet 11 such as jet cross section, volume flow, pressure and/or temperature of the etchant discharged.

Die Rotationsachse 2 der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung 20 ist beispielhaft lotrecht im Raum ausgerichtet. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist eine Ausrichtung der Düse 22 im Raum sowohl in einem Horizontalwinkel ϕ (Ansicht A) als auch in einem Höhenwinkel θ (Ansicht B) steuerbar (rotatorische Verlagerung). Eine translatorische Verlagerung der Düse 22 kann vorgesehen sein, jedoch ist diese nicht zwingend erforderlich.The axis of rotation 2 of the in figure 5 Device 20 shown is oriented vertically in space, for example. As in figure 5 is shown, an alignment of the nozzle 22 in space can be controlled (rotary displacement) both in a horizontal angle φ (view A) and in an elevation angle θ (view B). A translational displacement of the nozzle 22 can be provided, but this is not absolutely necessary.

In einer nicht dargestellten alternativen Ausgestaltung kann auch lediglich eine translatorische Verlagerung der wenigstens einen Düse zum Ausgeben des Ätzmittelstrahls 11 vorgesehen sein und auf eine rotatorische Verlagerung verzichtet werden.In an alternative configuration that is not shown, only a translatory displacement of the at least one nozzle for dispensing the jet of etching agent 11 can be provided and a rotary displacement can be dispensed with.

Ferner ist Fig. 5 eine deutliche Spreizung 24 des Ätzmittelstrahls 11 nach dem Auftreffen auf die Randfläche 7 des Halbleiterkörpers 1 zu erkennen. Die Spreizung 24 lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der hierin offenbaren Weise gezielt kontrollieren und steuern. Nach der Spreizung des Ätzmittelstrahls 11 auf der Randfläche 7 wird diese infolge der Rotation des Halbleiterkörpers 1 wieder von der Randfläche 7 abgeschleudert. Das weggeschleuderte Ätzmittel ist in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet.Furthermore figure 5 a clear spreading 24 of the jet of etchant 11 after impinging on the edge surface 7 of the semiconductor body 1 can be seen. The spread 24 can be monitored and controlled in a targeted manner with the method according to the invention and the device according to the invention in the manner disclosed herein. After the etchant jet 11 has spread on the edge surface 7, the latter is thrown off the edge surface 7 again as a result of the rotation of the semiconductor body 1. The ejected caustic is in figure 5 marked with the reference number 25.

Fig. 6 stellt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 30 zur Herstellung einer Randstruktur gemäß der Erfindung dar. Der wesentliche Unterschied der Vorrichtung 30 zur Vorrichtung 20 aus Fig. 5 ist, dass die Vorrichtung 30 mehrere, vorliegend beispielhaft drei, umfänglich um den Träger 21 verteilt angeordnete Düsen 22 aufweist. Die Düsen 22 können in vorteilhafter Weise umfänglich äquidistant angeordnet sein. Die Düsen 22 können wie bei der Vorrichtung 20 aus Fig. 5 steuerbar ausgebildet sein, insbesondere steuerbar in der Lage (translatorisch) und/oder Winkelausrichtung (rotatorisch) im Raum sein und/oder steuerbar in den Eigenschaften des Ätzmittelstrahls 11 wie Strahlquerschnitt, Volumenstrom, Druck und/oder Temperatur des Ätzmittels sein. 6 FIG. 12 shows a plan view of another embodiment of an apparatus 30 for producing an edge structure according to the invention figure 5 is that the device 30 has a plurality of nozzles 22 , three in the present example, distributed circumferentially around the carrier 21 . The nozzles 22 can advantageously be arranged equidistant around the circumference. The nozzles 22, as in the device 20 from figure 5 be controllable, in particular controllable in position (translational) and/or angular orientation (rotational) in space and/or controllable in the properties of the etchant jet 11 such as jet cross-section, volume flow, pressure and/or temperature of the etchant.

Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Randstruktur sind nicht auf die hierin jeweils gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale der jeweiligen Gegenstände ergeben. Insbesondere sind die vorstehend in der allgemeinen Beschreibung und der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in den jeweils hierin explizit angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar und von der vorliegenden Erfindung gleichfalls umfasst.The method according to the invention for producing an edge structure of a semiconductor component as described above and the device according to the invention for producing such an edge structure are not limited to the embodiments shown in each case, but also include other embodiments which have the same effect and which result from technically meaningful further combinations of the features of the features described herein respective objects result. In particular, the features and feature combinations mentioned above in the general description and the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combinations explicitly stated herein, but also in other combinations or on their own and are also encompassed by the present invention.

In besonders bevorzugter Ausführung werden das Verfahren sowie die Vorrichtung zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements zur Ausbildung einer doppelt-positiven Randabschrägung an einer Randfläche eines Halbleiterkörpers des Halbleiterbauelements verwendet, wobei die Randfläche vorteilhafterweise eine Außenumfangsfläche des Halbleiterkörpers sein kann. Das Halbleiterbauelement kann bevorzugt ein symmetrisch sperrendes, insbesondere bipolares Bauelement (d. h. wenigstens zwei pn-Übergänge aufweisend) sein, z. B. ein Thyristor, oder ein asymmetrisch sperrendes, insbesondere bipolares Bauelement (d. h. lediglich einen pn-Übergang aufweisend), wie z. B. eine Diode und dergleichen, und für Sperrspannungen von beispielsweise etwa 3,6 kV und mehr ausgelegt sein. Besonders vorteilhaft können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fertigung von Halbleiterbauelementen mit einer Stückzahl von beispielsweise etwa 25.000 pro Jahr und mehr verwendet werden.In a particularly preferred embodiment, the method and the device for producing an edge structure of a semiconductor component are used to form a double-positive edge bevel on an edge surface of a semiconductor body of the semiconductor component, wherein the edge surface can advantageously be an outer peripheral surface of the semiconductor body. The semiconductor component can preferably be a symmetrically blocking, in particular bipolar, component (ie having at least two pn junctions), e.g. B. a thyristor, or an asymmetrically blocking, in particular bipolar component (ie having only a pn junction), such as. B. a diode and the like, and designed for blocking voltages of, for example, about 3.6 kV and more. The method according to the invention and the device according to the invention for the production of can be particularly advantageous Semiconductor components are used with a number of, for example, about 25,000 per year and more.

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements, aufweisend die Schritte: - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (1), der wenigstens zwei zueinander beabstandete Hauptflächen (3, 4) mit jeweils einem Rand (5, 6) aufweist, zwischen welchen Rändern (5, 6) sich eine Randfläche (7) erstreckt, und - Ätzen einer vorbestimmten Randkontur durch Auftragen eines chemischen Ätzmittels gezielt auf die Randfläche (7) mittels eines Ätzmittelstrahls (11) bei gleichzeitiger Rotation des Halbleiterkörpers (1) um eine Rotationsachse (2), wobei der Ätzmittelstrahl (11) mit einem vorbestimmten Strahlquerschnitt (12) derart tangential gerichtet zur Randfläche (7) geführt wird, dass der Ätzmittelstrahl (11) lediglich mit einem Teil seines Strahlquerschnitts (12) auf die Randfläche (7) auftrifft.Method for producing an edge structure of a semiconductor device, comprising the steps: - providing a semiconductor body (1) which has at least two main surfaces (3, 4) spaced apart from one another, each with an edge (5, 6), between which edges (5, 6) an edge surface (7) extends, and - Etching a predetermined edge contour by applying a chemical etchant specifically to the edge surface (7) by means of an etchant jet (11) with simultaneous rotation of the semiconductor body (1) about an axis of rotation (2), wherein the etchant jet (11) with a predetermined jet cross section (12) is guided tangentially to the edge surface (7) in such a way that the etchant jet (11) impinges on the edge surface (7) only with part of its jet cross section (12). Verfahren nach Anspruch 1,
wobei als die Randkontur mittels dem Ätzmittelstrahl (11) eine Randabschrägung (13) geätzt wird, deren Verlauf von einem ursprünglichen, vor dem Ätzen vorhandenen Konturverlauf der Randfläche (7), makroskopisch betrachtet, verschieden ist.Method according to claim 1,
an edge bevel (13) being etched as the edge contour by means of the jet of etchant (11), the course of which differs from an original contour course of the edge surface (7), viewed macroscopically, that was present before the etching. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei die geätzte Randabschrägung (13) eine doppelt-positive Randabschrägung ist.Method according to the preceding claim,
wherein the etched edge bevel (13) is a double-positive edge bevel. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei die geätzte Randabschrägung (13) eine asymmetrische Randabschrägung ist.Method according to claim 2,
wherein the etched bevel (13) is an asymmetric bevel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Randkontur in wenigstens zwei unterschiedlichen Ätzschritten geätzt wird, wobei zwischen den Ätzschritten wenigstens ein Parameter aus der Gruppe aufweisend einen Durchmesser (d1, d2, d3) des Strahlquerschnitts, einen Volumenstrom des Ätzmittelstrahls und eine Rotationsgeschwindigkeit des Halbleiterkörpers verändert wird.Method according to one of the preceding claims,
wherein the edge contour is etched in at least two different etching steps, wherein between the etching steps at least one parameter from the group comprising a diameter (d1, d2, d3) of the beam cross section, a volume flow of the etchant jet and a rotational speed of the semiconductor body is changed. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei in einem ersten Ätzschritt die Randfläche (7) wenigstens teilweise geglättet wird.Method according to the preceding claim,
the edge surface (7) being at least partially smoothed in a first etching step. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
wobei in einem letzten Ätzschritt Ablaufspuren des Ätzmittels und/oder Inhomogenitäten auf der Randfläche (7) beseitigt werden.Method according to one of the two preceding claims,
traces of the etching agent and/or inhomogeneities on the edge surface (7) being eliminated in a last etching step. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der maximale Strahlquerschnitt (12) auf einen Durchmesser (d1, d2, d3) von höchstens 50 %, oder zwischen 10 % und 30 %, eines Abstands (D) der die Randfläche (7) begrenzenden Ränder (5, 6) der jeweiligen Hauptflächen (3, 4) begrenzt wird.Method according to one of the preceding claims,
wherein the maximum beam cross section (12) is limited to a diameter (d1, d2, d3) of at most 50%, or between 10% and 30%, of a distance (D) between the edges (5, 6) delimiting the edge surface (7) of the respective Main surfaces (3, 4) is limited. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei als die Randkontur mittels dem Ätzmittelstrahl (11) wenigstens ein Teil (7∗) der Randfläche (7) lediglich geglättet wird, wobei ein ursprünglicher, vor dem Ätzen vorhandener Konturverlauf des geglätteten Teils (7∗) der Randfläche (7), makroskopisch betrachtet, unverändert erhalten bleibt.Method according to one of the preceding claims,
at least a part (7 ∗ ) of the edge surface (7) is merely smoothed as the edge contour by means of the jet of etchant (11), with an original contour profile of the smoothed part (7 ∗ ) of the edge surface (7), which existed before the etching, being viewed macroscopically , remains unchanged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Rotationsrichtung des Halbleiterkörpers (1) an einem Auftreffort des Ätzmittelstrahls (11) auf die Randfläche (7) im Wesentlichen gleich ist wie eine Strahlrichtung des Ätzmittelstrahls (11).Method according to one of the preceding claims,
wherein a direction of rotation of the semiconductor body (1) at a point where the etchant jet (11) hits the edge surface (7) is essentially the same as a jet direction of the etchant jet (11). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei dem Ätzmittel ein Additiv zur Herabsetzung seiner Oberflächenspannung hinzugefügt wird.Method according to one of the preceding claims,
wherein an additive is added to the etchant to reduce its surface tension. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Rotationsachse (2) lotrecht oder waagerecht im Raum ausgerichtet wird.Method according to one of the preceding claims,
wherein the axis of rotation (2) is aligned vertically or horizontally in space. Vorrichtung zur Herstellung einer Randstruktur eines Halbleiterbauelements, aufweisend einen um eine Rotationsachse (2) rotierbaren Träger (21) zum Halten eines Halbleiterkörpers (1) des Halbleiterbauelements, wenigstens eine steuerbare Düse (22) zum Ausgeben eines Ätzmittelstrahls (11) mit einem vorbestimmten Strahlquerschnitt (12) und eine Steuereinheit (23),
wobei die Steuereinheit (23) ausgebildet ist, den Träger (21) und/oder die wenigstens eine Düse (22) mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zu steuern.Device for producing an edge structure of a semiconductor component, having a carrier (21) rotatable about an axis of rotation (2) for holding a semiconductor body (1) of the semiconductor component, at least one controllable nozzle (22) for emitting an etching agent jet (11) with a predetermined jet cross section ( 12) and a control unit (23),
wherein the control unit (23) is designed to control the carrier (21) and/or the at least one nozzle (22) by means of a method according to one of the preceding claims. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei die Düse (22) ausgebildet ist, ihre Lage und/oder Winkelausrichtung (θ, ϕ) im Raum steuerbar zu verändern und/oder Eigenschaften des Ätzmittelstrahls (11) wie Strahlquerschnitt, Volumenstrom, Druck und/oder Temperatur steuerbar zu verändern.Device according to the preceding claim,
wherein the nozzle (22) is designed to controllably change its position and/or angular alignment (θ, φ) in space and/or controllably change properties of the etchant jet (11) such as jet cross section, volume flow, pressure and/or temperature. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
wobei umfänglich um den Träger (21) mehrere Düsen (22) verteilt, insbesondere äquidistant verteilt, angeordnet sind.Device according to one of the two preceding claims,
multiple nozzles (22) distributed around the circumference of the carrier (21), in particular distributed equidistantly.
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